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Orientador: Marcos Julio Rider Flores Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Neste trabalho é apresentada uma nova estratégia de gerenciamento do carregamento de Veículos Elétricos (VEs) através de um enfoque de controle descentralizado, considerando-se apenas o conhecimento do histórico da magnitude de tensão em cada ponto de carga onde um VE pode ser conectado. Procurou-se garantir os limites operacionais de magnitude de tensão e minimizar a sobrecarga dos transformadores de distribuição. Para diminuir o custo da energia fornecida aos VEs foi incorporada uma estratégia de carregamento com base na preferência de carga do usuário, no custo da energia e no histórico do caminho percorrido pelos veículos, informações que podem ser obtidas via internet das coisas (IoT). O método foi avaliado em um sistema teste de distribuição trifásico desequilibrado de 178 nós, que considera tanto o sistema primário quanto o secundário, onde são analisados variados níveis de penetração de VEs e o funcionamento ante a operação de um regulador de tensão (RT). Para avaliar o desempenho da metodologia proposta foram utilizadas simulações de Monte Carlo (MC), considerando diferentes cenários estocásticos de carregamento dos VEs, estado inicial das baterias e demandas convencionais; também analisando diferentes cenários de operação, como o carregamento sem controle e o carregamento descentralizado com e sem prioridade de usuário. Finalmente, os resultados do esquema de carregamento proposto são comparados com uma técnica de carregamento centralizada baseada num modelo de programação linear inteiro misto Abstract: A new decentralized approach for the charging coordination of electric vehicles (EVs) connected to electrical distribution systems (EDS) is presented. The proposed charging coordination uses historic information of the voltage magnitudes at each load node in which an EV is being charged to guarantee that voltage magnitudes will be above their lower limits and distribution transformers will not reach their overload capacity. Furthermore, information gathered via Internet of Things (IoT), such as user¿s priorities, cost of energy and EV¿s historic routes can be used by the proposed decentralized approach to diminish the cost of the energy supplied to the EVs. The method was tested using an unbalanced three-phase EDS with 178 nodes, different EV penetration levels and a fixed voltage regulator case. Monte Carlo simulations have been implemented to analyze the performance of the proposed approach in different stochastic EVs charging scenarios, initial state of the batteries, and conventional demands. Also analyzing operating scenarios with and without charging control, and with or without user¿s priorities. Finally, results are compared with the solution found by a centralized EV charging coordination approach based on a mixed-integer linear programming mode Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-11. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:24:07Z : No. of bitstreams: 1 000835933.pdf: 1986910 bytes, checksum: b7de0f891179f80c4cdf77a36a4c3dce (MD5) Neste trabalho, um sistema de distribuição de energia elétrica com a inclusão de geração distribuída é investigado, através de técnicas de otimização multiobjetivo. O estudo consiste em alocar geração distribuída no sistemas de distribuição com base em parâmetros técnicos e econômicos. O sistema é investigado considerando dois interesses: de um lado, o Produtor Independente de Energia Elétrica e, do outro lado, a Empresa de Distribuição de Energia Elétrica operadora do sistema. Na perspectiva do produtor independente, o modelo adotado busca maximizar a geração de potência ativa da geração distribuída e minimizar os custos associados. Na perspeciva da operadora do sistema, o modelo objetiva maximizar a valoração das perdas, maximizar a confiabilidade e minimizar os custos envolvidos em adequação do sistema de distibuição de energia elétrica. Através de técnicas de otimização multiobjetivo foram otimizados os objetivos. O algoritmo utilizado foi o Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2) com a finalidade de gerar as soluções não-dominadas dos problemas. Para avaliar a eficácia do modelo proposto, foi utilizado o sistema teste de 135 barras. Os resultados alcançados para os dois problemas, considerando os parâmetros utilizados, foram um conjunto de soluções não-dominadas, que estabeleceram um conflito entre o produtor de energia e a distribuidora que opera o sistema, pois a alterantiva que revelou-se a mais promissora para o produtor revelou-se a menos atrativa para a Empresa distribuidora. Este ponto constitui a principal contribuição do presente estudo, pois o conjunto de soluções encontradas pelo algoritmo SPEA2 constituem um ambiente flexível que permite ao produtor de energia e distribuidora de energia avaliarem cada proposta de solução e decidir por aquela que mais se aproxima aos interesses de ambas as partes In this work, an electricity distribution system with distributed generation is investigated using a multi-objective optimization technique. The study consists of allocating distributed generation based on technical and economic parameters. The system is investigated considering two interests: on one hand, from the Independent Energy Producer (IEP), which owns the distribued generators, and, on the other hand, from the Electricity Distribution Company (EDC), which operates the system. From the perspective of the IEP, the adopted model seeks to maximize the active power generation of distributed generators and minimize costs associated to this generation. From the perspective of the EDC, the model aims to maximize the valuation of losses, maximize the reliability of the system and minimize costs involved in adaptation of the network due to the instalation of the distributed generators. A multi-objective optimization technique, the Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2), was used in order to generate the non-dominated solutions of the porposed problems. To evaluate the effectiveness of the proposed model, the 135-bar test system was used. The results for the two problems, for the parameters used in this study, were a set of non-dominated solutions, which established a conflict between the IEP and the EDC because the alternative that proved the most promising for the IEP was the less attractive for the EDC. This point constitutes the main contribution of this study, because the set of solutions found using the SPEA2 constitute a flexible environment that allows the IEP and the EDC evaluate each proposed solution and decide on the one that is closest to the interests of both parties

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-19Bitstream added on 2014-12-02T11:20:50Z : No. of bitstreams: 1 000800395.pdf: 8014277 bytes, checksum: 4d3812c95097038d04def6f44aa4be16 (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Neste trabalho, apresenta-se um método de simulação por quadrículas para os estudos de previsão espacial da densidade de carga nos sistemas de distribuição de energia elétrica da zona urbana, o qual pode ser considerado como uma ferramenta de auxílio para os planejadores das empresas de distribuição durante o processo de planejamento da expansão dos sistemas de distribuição no médio e longo prazo. No método proposto, são utilizados conceitos da geometria fractal para melhorar a caracterização da distribuição espacial do consumo de energia elétrica na zona urbana da cidade. Além disso, considera-se a disponibilidade atual de dados nas empresas de distribuição como: o conjunto de dados georreferenciados dos elementos da rede e mapas da zona de concessão urbana. Uma das contribuições deste trabalho é apresentar um modelo que realiza a simulação de forma conjunta do crescimento de carga por causa da: expansão da cidade, livre vontade dos habitantes para povoar em regiões disponíveis e influência das infraestruturas urbanas para atrair ou repelir novos usuários. Assim, este modelo pode ajudar na criação de cenários prospectivos no planejamento da expansão da rede elétrica, considerando o crescimento dinâmico da zona urbana na cidade. O método proposto foi testado em um sistema de distribuição real de uma cidade de médio porte. O resultado do método é um mapa com a distribuição espacial da densidade de carga simulada na zona de estudo, que mostra as subáreas com maior crescimento na sua densidade de carga. Desta forma, esse mapa permite a verificação da capacidade dos equipamentos do sistema de distribuição, a fim de suprir tal crescimento de carga. O modelo proposto é avaliado utilizando uma análise espacial do erro cometido na alocação de cargas no processo de simulação da densidade de carga existente, a qual mostra uma eficácia para caracterizar o padrão espacial de consumo de energia elétrica, com um erro global de simulação menor que 3% da carga total instalada na cidade. This thesis presents a grid-based simulation method for spatial load forecasting studies in the electric distribution systems in the urban area. This approach can be considered as a useful tool to aid planning engineers in the process of distribution systems expansion planning in the mid- and long-term. The fractal geometry concepts are used to improve the characterization of the spatial pattern of the load density in the urban area considering the available data on the electrical distribution utilities, using a data georeferenced of network elements and maps of the urban area. One of the contributions of this work is a tool to jointly simulate: the expansion of the city, the free decision of inhabitants to populate regions, and the influence of urban infrastructure to attract or repel new users. Thus, this model can help creating future scenarios in the process of distribution systems expansion planning considering the dynamic growth of the urban area. The proposed method was tested in a real distribution system of a medium-sized city. The result is a map of the spatial distribution of the load density simulated in the study area, which shows the subareas with high growth in their load density. This map allows the verification of the distribution system capacity in order to meet the load growth. The proposed model is evaluated using a spatial analysis of the loads allocation error in the simulation of the actual load density; it shows an efficacy to characterize the spatial pattern of consumption of electricity with a simulation global error inferior to 3% of the total load installed in the city.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-21Bitstream added on 2014-12-02T11:20:53Z : No. of bitstreams: 1 000800890.pdf: 1605194 bytes, checksum: 91f4db558e2733ce3aba89b74a888b05 (MD5) Uma nova abordagem do controle integrado de tensão e reativos para a operação de redes de distribuição de média tensão é proposta neste trabalho, com vistas a explorar o problema de economia de energia e redução do pico de demanda através da redução da tensão da rede, procedimento chamado de “Conservation Voltage Reduction” (CVR). Amplas aplicações de CVR podem fornecer benefícios significativos em termos técnicos, econômicos e ambientais. Porém em alguns casos, devido às variações inesperadas, importantes desvios de tensão podem aparecer e causar níveis de tensão indesejáveis. Portanto, este trabalho visa mitigar o problema da aplicação de redução de tensão via otimização multiobjetivo, usando um algoritmo genético. A proposta apresentada é para a fase de operação, levando em conta a redução da injeção de potência ativa e o desvio na tensão, com uma estratégia baseada em uma previsão de carga com um dia de antecedência e considerando a atuação de transformadores com On Load Tap Changer (OLTC), reguladores de tensão automáticos, bancos de capacitores e a presença de geração distribuída (GD) na rede de distribuição. Assim, o resultado é um conjunto de soluções ótimas não dominadas (fronteira de Pareto) e o decisor (decision maker) pode escolher quando, como e onde aplicá-las para alcançar diferentes objetivos A new approach for the integrated Volt-Var control (IVVC) for medium voltage distribution networks operation is proposed here, seeking to explore the problem of energy savings and peak demand relief through the voltage reduction procedure called Conservation Voltage Reduction (CVR). Wide applications of CVR can provide significant benefits on technical, economic and environmental terms. However, in some cases, due to unexpected variation, significant voltage deviations may appear and cause undesirable voltage levels. Therefore, this paper seeks to mitigate the problem of voltage reduction application via multiobjective optimization. The proposal presented here is for the operation phase, taking into account the active power intake reduction and the voltage deviation, with a strategy based on a day ahead load forecast and considering the presence of transformers with On Load Tap Changer (OLTC), automatic voltage regulators, capacitor banks and distributed generation,. Therefore the result is a set of non-dominated optimal solutions (Pareto front), and the decision maker may decide when, where and how to apply them to meet different goals

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-24Bitstream added on 2014-06-13T20:29:05Z : No. of bitstreams: 1 garciaosorio_va_me_ilha.pdf: 7086249 bytes, checksum: f0c9e3175a083de7a457f0924775c2ef (MD5) O escopo deste trabalho é a otimização do carregamento dos Veículos elétricos (VEs) em um ambiente controlado, considerando-se uma infraestrutura de medição avançada. O método desenvolvido utiliza uma técnica de otimização linear, a qual determina a potência elétrica que será entregue a cada VE considerando como restrições os níveis de operação da rede elétrica de média tensão. Essa potência será chamada neste trabalho como taxa de carregamento ótimo. Para a aplicação da metodologia proposta neste trabalho, é necessário conhecer a distribuição espacial dos veículos elétricos híbridos plug-in (PHEVs) na cidade e a distância percorrida por cada um deles. Para isto, foi utilizado o modelo espaço-temporal que utiliza um sistema multiagente e um enfoque de percolação o qual permite estimar a localização de cada PHEV e o estado de carga inicial (SOC) para a conexão no sistema. Estes dados são considerados como dados de entrada para a metodologia apresentada neste trabalho. O método foi testado no sistema teste IEEE 34 considerando niveis de penetração de 15%, 30% e 50% e o algoritmo desenvolvido foi implementado em linguagem de programação MATLAB 7.9.0 (R2009a). Os resultados mostram que com uma porcentagem de penetração de 15%, é possível atender a demanda adicional, representada pela conexão dos PHEVs, sem violar as restrições de operação do sistema; com uma porcentagem de penetração de 30%, os resultados mostram que, preservando os limites de operação do sistema, uma porcentagem de 20,66% dos PHEVs consegue carregar totalmente suas baterias. Também, com uma porcentagem de penetração de 50% os resultados mostram que 8,56% dos PHEVs consegue ficar dentro de um nível de energia aceitável. Porém, gerando cenários de recarga onde os níveis de tensão do sistema são aumentados e... The scope of this work is to optimize the charging of electric vehicles (EVs) in a controlled environment, considering an advanced metering infrastructure. The method uses a linear optimization technique, which determines the electrical power that will be delivered to each EV considering the levels of operating constraints in a medium-voltage distribution network. In this work, such power is called the optimal charging rate. For the application of the methodology proposed in this work, it is necessary to know the spatial distribution of the hybrid electric vehicles (PHEVs) and the distance traveled by each of them. For this, this work used the spatial-temporal model formed by a multi-agent system with a percolation approach to estimate the location of each PHEV, and the initial state of charge (SOC) in the beginning of recharge. These data are considered as inputs of the presented methodology in this work. The method was tested in the IEEE 34 test system considering penetration levels of 15%, 30% and 50% and the developed algorithm was implemented in the MATLAB programming language 7.9.0 (R2009a). The results show that with 15% of penetration, it is possible to meet the additional demand, represented by the connection of PHEVs without violating the operation system constraints; with a percentage of 30% penetration, the results show that while preserving the operating limits of the system, a percentage of 20.66% of PHEVs can fully charge their batteries. Also, with a percentage of 50% penetration results show that 8.56% of PHEVs can stay within an acceptable power level. However, creating scenarios where the system voltage levels are increased and, moreover, the charging time is extended, the batteries of all PHEVs, representing a rate of penetration of 30% are in the end of the clearance within an acceptable level and, for 50%, a... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-03-01Bitstream added on 2014-06-13T18:08:27Z : No. of bitstreams: 1 faria_lt_me_ilha.pdf: 1374393 bytes, checksum: 021c232f9110d70353e324741a8e1388 (MD5) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) As perdas de energia elétrica por fraudes, ligações clandestinas ou erro na medição são denominadas Perdas Não-Técnicas ou Perdas Comerciais e seu combate tem sido prioridade quer por empresas concessionárias de distribuição de energia elétrica, quer por órgãos reguladores. Nesse contexto, neste trabalho, implementa-se computacionalmente um sistema inteligente híbrido intercomunicativo específico que se baseia no emprego de diferentes técnicas oriundas da área de sistemas inteligentes tais como redes neurais e lógica fuzzy em módulos independentes e que se comunicam entre si. O sistema é baseado em três pilares: extração automática de conhecimento a partir da base de dados da concessionária, incorporação na metodologia do conhecimento e experiência de especialistas e, em último, consultas na base de dados por características específicas de cada cliente. A metodologia utiliza simultaneamete inúmeros dados reais de entrada de natureza diversa e combina várias técnicas a fim de verificar o risco percentual de cada cliente de possuir alguma anomalia que implique em perda comercial. Além dos dados cadastrais e do histórico de consumo mensal dos clientes, comumente utilizados pelos trabalhos orientados à detecção de perdas comerciais, a metodologia proposta utilizou também dados adicionais tais como a lista de nomes e de atividades suspeitas. A utilização de dados adicionais possibilitou uma melhoria na detecção de clientes anômalos, grande parte dos quais seriam possivelmente considerados normais pelos trabalhos da literatura avaliada. Neste trabalho, pretende-se detectar as perdas comerciais de maneira mais rápida e precisa possível. Investigações adicionais devem ser feitas posteriormente para encontrar quais são as causas que culminaram em altas perdas comerciais em... Electrical energy losses due to theft, fraud or error in the measurement are called Non-Technical Losses and their reduction has been a priority utilities power and by regulators. In this context, this paper presents the computational implementation of an intelligent hybrid system that combines techniques such as neural networks and fuzzy logic. The system is based on three pillars: knowledge extraction from the database utility, incorporating the methodology of knowledge and experience of experts and queries the database for specific features of each client. The methodology uses several simultaneous input of diverse nature and combines several techniques to verify the percentage risk of each customer to have some problem to configure non-technical losses as fraud, defective in the measurement system. In this paper, the main objective is to locate the focus of the problem more quickly. Further investigations should be made later to find what are the causes that resulted in high nontechnical losses in a feeder or in a specific region. This work covers the registered customers at utilities power, especially residential... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-24Bitstream added on 2014-06-13T18:41:00Z : No. of bitstreams: 1 ruedamedina_ac_dr_ilha.pdf: 2722738 bytes, checksum: 33ca19bfc424019d1195ad295d45dbab (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) O objetivo principal deste projeto é o desenvolvimento de metodologias que indiquem os custos reais de determinados serviços ancilares de geradores distribuídos, e como podem contribuir, com estes serviços, para melhoria da qualidade do fornecimento de energia na distribuição, subtransmissão e até transmissão. Estas metodologias deverão fornecer os custos destes serviços, bem como os benefícios para o sistema elétrico, além de identificar quem e quanto oferece de cada serviço para a operação segura e dentro dos procedimentos preestabelecidos. Para o desenvolvimento dos algoritmos de solução são considerados dois tipos de geração distribuida: geradores distribuídos com variabilidade da fonte primária de energia mínima ou desprezível (microturbinas a gás, pequenas centrais hidrelétricas, geradores em usinas de açúcar e álcool, etc.), e geradores distribuídos que tem forte dependência das variações da fonte primária de energia (principalmente turbinas eólicas e sistemas fotovoltaicos). Este último grupo de geradores precisa de considerações mais elaboradas que incluam as incertezas na geração de energia. Este assunto é tratado através de Simulações de Monte Carlo, Cadeias de Markov e Lógica Fuzzy. Através das Simulações de Monte Carlo são realizados fluxos de potência probabilísticos em múltiplos cenarios, enquanto que com as Cadeias de Markov e a Lógica Fuzzy são descritas as séries de tempo relacionadas com a geração de potência ativa dos geradores distribuídos. Também sãoconsiderados vários objetivos a serem otimizados através de técnicas multiobjetivo, observando principalmente as perdas de potência nas linhas do sistema, os custos de geração dos geradores distribuídos e a estabilidade de tensão... The main objective of this project is to develop methodologies to indicate the real costs of certain ancillary services when they are delivered by distributed generators, and how they can contribute, with these services, to improve the quality of power supply in distribution, subtransmission and even transmission systems. These methodologies should provide the costs of these services and benefits to the electrical system as a whole, and they should also identify who and how much of each service provides for the safe operation and within the pre-established procedures. Two types of distributed generation are considered for the development of solution algorithms: distributed generators with minimal or negligible variability of the primary energy source (gas micro-turbines, small hydroelectric plants, generators in sugar and alcohol plants, etc.), and distributed generators that have strong dependence on variations of the primary energy source (mainly wind turbines and photovoltaic systems). This latter group of generators need more elaborate considerations to include the uncertainties in power generation. This matter is addressed through Monte Carlo Simulations, Markov Chains and Fuzzy Logic. Through Monte Carlo Simulations probabilistic power flows in multiple scenarios are performed, while with Markov Chains and Fuzzy Logic the time series related to the active power generation of distributed generators are described. Several objectives are also considered to be optimized by multi-objective techniques, noting particularly the power losses in the lines of the system, generation costs of distributed generators and voltage stability of the system. The ancillary services considered in this work are reactive power support, reserves for frequency control and secondary frequency control. Reactive power support... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-23Bitstream added on 2014-06-13T20:40:36Z : No. of bitstreams: 1 maciel_rs_dr_ilha.pdf: 1550413 bytes, checksum: b3a03ef6d2f87573564a7049ed54dd9a (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Dentre as profundas mudanças que os sistemas de distribuição de energia elétrica vêm experimentando nas últimas décadas, a crescente penetração da Geração Distribuída (GD) representa ainda uma série de desafios técnicos para as redes de distribuição tradicionalmente concebidas. Essa tendência na alteração do paradigma de concepção, planejamento e operação das redes de distribuição de energia elétrica tem suscitado a necessidade de inovação nas metodologias e ferramentas computacionais de análise. Assim, este trabalho procura investigar as potencialidades das meta-heurísticas de otimização multiobjetivo (OM) como ferramenta para a análise de impacto da penetração da GD nas redes de distribuição de média tensão. Esse esforço pode ser dividido em duas etapas: a primeira concentrada sobre as técnicas de solução de modelos de OM e a segunda dirigida para o estudo do impacto causado pela GD em aspectos técnicos da rede de distribuição, como nível de tensão, curto-circuito e capacidade, considerando-se o problema de planejamento da expansão das redes de distribuição. Quanto ao estudo das técnicas de OM, fez-se um conjunto de investigações sobre os conceitos de otimização multiobjetivo, os principais métodos baseados em meta-heurísticas e na aplicação de OM a problemas de sistemas de potência, especialmente os relacionados à inserção da GD nas redes de distribuição. Foram implementados os métodos Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), baseado em Algoritmos Genéticos, e Busca Tabu multiobjetivo (BTMO). Finalmente, desenvolveu-se no âmbito desta tese o algoritmo Multi- objective Evolutionary Particle Swarm Optimization (MEPSO) com o objetivo de explorar os ganhos de desempenho verificados com a meta-heurística híbrida... The Distributed Generation (DG) plays an important role in the profound changes that distribution power systems are facing in the last decades. The impacts caused by high DG penetration are still a challenge for traditional distribution networks. Then, there is a need for innovation and development of computational tools for system analysis considering the new trends for designing, planning and operating distribution networks. This work investigates the potential of meta-heuristics for multi-objective optimization (MO) to evaluate the impact of the penetration of DG in medium voltage distribution networks. The research may be divided in two parts: firstly, the study is focused on the techniques for solving MO problems and the second part aimed to evaluate the impact of DG on technical aspects of the distribution network, such as voltage levels, short-circuit and current capacity, considering the problem of expansion planning of the distribution network. Regarding the study of the techniques of MO, the concepts of multi-objective optimization was investigated as well as the main meta- heuristic based methods and the application of the MO to power systems problems, especially those related to the integration of DG in distribution. Two methods were implemented: the Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), based on Genetic Algorithms and a multi-objective Tabu Search (MOTS). Finally, the algorithm of a Multi-objective Evolutionary Particle Swarm Optimization (MEPSO) was developed within this thesis in order to exploit the performance gains observed with the hybrid meta-heuristic Evolutionary Particle Swarm Optimization (EPSO) in single-objective optimization problems. Concerning the study of the impact of DG, a methodology for analysis of the Pareto front was proposed which allows, in addition to obtaining... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-16Bitstream added on 2014-06-13T19:19:29Z : No. of bitstreams: 1 lopezlezama_jm_dr_ilha.pdf: 1140558 bytes, checksum: 86f0f91a10800cda643c01c4a76fa063 (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Nesta tese tem-se por objetivo a avaliação da alocação e preço de contrato de geração distribuida (GD) em ambientes competitivos. O trabalho apresentado é dividido em quatro temas principais. Na primeira parte deste trabalho é apresentado um modelo de e despacho de GD com base em um fluxo de potência ótimo AC multiperíodo. A principal vantagem deste modelo é a avaliação, de forma implícita, do impacto da GD na rede da concessionária. No modelo proposto considera-se um modelo de mercado no qual a a concessionária pode decidir comprar energia do mercado atacadista de energia através a e da subestação, ou alternativamente, das unidades de GD alocadas na sua rede, visando minimizar o pagamento no atendimento da demanda. Na segunda parte deste trabalho apresenta-se uma metodologia para calcular os preço de oferta de contrato da GD mediante programação binível. O modelo proposto considera a interação da concessionária e do proprietário da GD. De um lado, a concessionária procura minimizar o pagamento a a no atendimento da demanda. Para isto, utiliza-se um modelo de despacho simplificado similar ao apresentado na primeira parte deste trabalho. Por outro lado, o proprietário a da GD procura maximizar seus lucros mediante a venda de energia. Ambos os agentes devem cumprir, com certas restrições, por exemplo, a concessionária deve atender toda a demanda respeitando os limites técnicos da rede, enquanto o proprietário da GD deve e a fornecer sua energia considerando os limites mínimos e máximos das unidades de GD. Os a dois problemas de otimização são combinados em um problema de programação binível. A principal contribuição desta abordagem consiste na solução simultânea de dois problemas... This work aims to the theoretical analysis and computational implementation of the operation and planning of distributed generation (DG) in a competitive framework. This report is divided in four main topics. In the first part of this work a DG dispatch model, based on a multi-period AC optimal power flow is presented. The main advantage of this model lies in the fact that it implicitly considers the impact of DG in the network of the distribution company. The proposed model considers a market model in which the distribution company can decide to purchase energy from the wholesale energy market, through the substation, or alternatively, from the DG units within its network, aiming to minimize the payments incurred in attending the demand. In the second part of this work a methodology to calculate the contract price offers of the DG by means of bilevel pro- gramming is presented. The proposed model considers the interaction of the utility and the owner of the DG. On one hand, the distribution company procures the minimization of the payments incurred in attending the demand. For this a simplified dispatch model, similar to the one presented in the first part of this work, is used. On the other hand, the DG owner procures the maximization of his profits by the selling of energy. Both agents must accomplish with certain constraints, for instance, the distribution company must attend all its demand considering the technical limits of the network, and the owner of the DG must supply his energy considering minimum and maximum limits of the gener- ation units. Both optimization problems are combined into a single bilevel optimization problem. The main contribution of this approach consists in the simultaneous solution of two optimization problems, providing contract prices that benefit both agents. In the third part of this work a Genetic... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-16Bitstream added on 2014-06-13T20:49:11Z : No. of bitstreams: 1 trujillo_jdm_me_ilha.pdf: 4931230 bytes, checksum: e375c9e238375d66c5b717105d849f34 (MD5) Aeci Neste trabalho apresentam-se dois métodos para serem aplicados na previsão espacial de demanda elétrica, os quais simulam as influências de cargas especiais nas vizinhanças e utilizam os sistemas multiagentes para caracterizar a área de serviço, mostrando assim, a dinâmica dos grupos sociais em uma cidade à procura dos recursos necessários para suas atividades. O primeiro sistema multiagente foi desenvolvido para obter a previsão espacial de demanda elétrica de toda área de serviço e o segundo sistema multiagente modela a influência de cargas especiais nas vizinhanças. Estes sistemas apresentam um caráter estocástico, para simular a estocasticidade dos usuários nos sistemas de distribuição. Os métodos apresentados consideram a disponibilidade atual de dados nas empresas do setor, usando só o banco de dados comercial da empresa de serviço elétrico e o conjunto de dados georreferenciados dos elementos da rede. Uma das contribuições deste trabalho é de utilizar um número real para representar a demanda elétrica esperada de cada subárea fornecendo, deste modo, um melhor dado de entrada para realizar o planejamento de expansão da rede elétrica. A metodologia proposta foi testada em um sistema real de uma cidade de médio porte. Como resultados são gerados mapas de cenários futuros de previsão espacial de demanda para a área de estudo, que mostram a localização espaço-temporal das novas cargas. Cada mapa mostra as subáreas onde a nova demanda é esperada, com um número real para o valor da quantidade desta demanda. Os resultados obtidos variam entre 5 a 10 % em diferentes simulações, quando comparadas com as fornecidas pelo departamento de planejamento da empresa elétrica que aplica uma metodologia manual, que utiliza o conhecimento e as decisões do planejador para determinar o crescimento da demanda. This paper presents two methods to be applied in the spatial electric load forecasting, which simulate the influences of special loads in the vicinity and use the multi-agent systems to characterize the service area, thus showing the dynamics of social groups in a city seeking the necessary resources for their activities. The first multi-agent system was developed for the spatial electric load forecasting of the entire service area and the second multi-agent system models the influence of special load in the vicinity. These systems have a stochastic character, to simulate the stochasticity of users in distribution systems. The method presented in this work considers that the utilities have access only to basic information, using only the commercial consumer database and georeferenced data set of the network elements. One of the contributions of this work is to use a real number to represent the expected demand in each subarea providing thus a better input data to perform the expansion planning of the distribution systems grid. The proposed methodology was tested in a real system of a midsize city. As results are generated maps of forecast future scenarios of spatial demand for the study area, showing the location of the new space-time loads. Each map shows the subareas where the new demand is expected, with a real number to the value of the quantity of demand. The results vary between 5 to 10% in different simulations, when compared with those provided by the planning department electrical distribution utility that applies an electric manual, which uses the knowledge and decisions of the planner to determine the growth of demand.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-30Bitstream added on 2014-06-13T20:49:13Z : No. of bitstreams: 1 candian_fj_me_ilha.pdf: 2926371 bytes, checksum: 681a7b4f271fac889af23ae67968943a (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Para análises atualizadas de expansão do sistema elétrico de distribuição, as empresas buscam otimizar os investimentos direcionando-os da melhor forma possível para atender os critérios técnicos estabelecidos pelo órgão regulador envolvendo o menor risco e maior retorno financeiro. Atualmente, muitos estudos ainda são realizados analisando os investimentos em curto prazo, desconsiderando as variações futuras no mercado de energia e escolhendo o empreendimento com menor custo inicial. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo através da aplicação de metodologias técnicas e econômicas para encontrar a melhor opção de expansão do sistema elétrico de distribuição utilizando técnicas de engenharia econômica em longo prazo, considerando análise de sensibilidade e quantificação de risco através de probabilidades. Serão analisadas alternativas de expansão do sistema elétrico através de simulações técnicas verificando os critérios de disponibilidade, carregamento e queda de tensão no horizonte previsto. As alternativas viáveis serão analisadas economicamente considerando, além das técnicas de engenharia econômica, a sensibilidade do sistema elétrico para atendimento às novas demandas e variações do crescimento de mercado, bem como os riscos associados a cada alternativa utilizando fatores de probabilidade e custo de perdas técnicas obtidas através de simulações. Para ilustrar este modelo, foi realizado um estudo de caso em determinada região pertencente a uma concessionária de distribuição de energia do Sudeste do País. Será mostrado neste trabalho que, quando as análises são realizadas em longo prazo considerando diversas alternativas tecnicamente viáveis e as variáveis necessárias para análise econômica, o empreendimento mais viável a ser realizado poderá ser o que tiver o maior investimento. Current analysis on power distribution system expansion require companies to look after optimized investments by allocating them appropriately in order to meet the technical criteria set by the regulation agency considering the lowest risk and the highest financial result. Nowadays, many analyses are still performed taking into account short term investments thus not considering the future variances of the energy market, and selecting the lowest initial investment enterprise option. This work aims to develop a model with technical and economic methodologys to identify the best option for expanding the power distribution system by using long term driven economic engineering considering sensitivity analysis and probability risk assessment. Alternatives for the power distribution system will be analyzed through technical simulations that verify different criteria such as availability, system load and system tension fall in the comprised horizon. Feasible alternatives will be economically analyzed taking into consideration economic engineering techniques and furthermore analyzing the sensitivity of the power grid to supply new demands and variances on market growth. Analysis will also present the risks associated to each alternative by using probability factors and technical losses costs obtained through simulations The application of such a methodology is demonstrated through a case study in a determined region of a power distribution company. This work will demonstrate that when long term analysis is made considering several feasible technical and economic variables, the most attractive enterprise can be even that one with the largest investment.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-19Bitstream added on 2014-06-13T20:21:18Z : No. of bitstreams: 1 carrenofranco_em_dr_ilha.pdf: 1104356 bytes, checksum: 59a394b0ff72282b6f0e2b9aaffacc4f (MD5) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) A previsão espacial de demanda em sistemas de distribuição de energia elétrica visa determinar a distribuição espaço-temporal do crescimento da demanda de energia elétrica na área de serviço. Essa informação é de vital importância para apoiar o processo de tomada de decisões no planejamento da expansão e operação das redes de distribuição no médio e longo prazo. As metodologias de previsão espacial de demanda requerem uma grande quantidade de dados do sistema elétrico, das características socioeconômicas da região e da população, que geralmente não são de fácil coleta nem manipulação, e muitas vezes não estão disponíveis. Nesta tese apresenta-se e aplica-se uma nova metodologia de previsão espacial de demanda, a partir de um algoritmo de extração de conhecimento baseado em conceitos de algoritmos evolutivos e regras de classificação lingüísticas, para caracterizar a área de serviço e identificar novas áreas com possibilidades de aumento de carga futuro. Com o algoritmo desenvolvido, toda a informação disponível de uma base de dados espacial é extraída, sem importar o tamanho desta, assim, apresenta como flexibilidade o fato de poder ser aplicado em diferentes situações. Além disso, permite o acesso a novas e diferentes bases de dados no futuro. A metodologia proposta foi aplicada em um sistema real de uma cidade de porte médio, com cerca de duzentos mil habitantes, apresentado respostas com acerto em torno de 95%, quando comparadas com as obtidas por especialistas que realizam a projeção de demanda na região. Adicionalmente, são obtidos resultados importantes sobre áreas do município com potencial de desenvolvimento, no longo prazo, que geralmente não são indicadas pelos especialistas. Spatial electric load forecasting in electric energy distribution systems try to find out the spatial-temporal distribution of the electric energy demand growth in the service area. This information is of vital importance to support the decision-making process in planning the expansion and operation of distribution networks in the medium and long term. The methodologies for spatial electric load forecasting require many data from the electrical system, socioeconomic characteristics of the region and population, which generally are not easy to collect or manipulate, and often are not available. In this thesis, a new spatial electric load forecasting methodology is presented. To characterize the service area and identify the new areas with growth possibility in the future, the methodology uses elements from knowledge extraction, language based classification rules and evolutionary algorithms. The algorithm developed extract all available information from a spatial database no matter the size of it, thus, one of its main advantages is the flexibility to be applied in different situations. In addition, it allows access to new and different databases in the future. The proposed methodology was applied in a real distribution system of a medium size city, about two hundred thousand inhabitants, with a 95% success rate when compared with results obtained by specialists who perform the load forecasting in the region. Also, important results are obtained about areas of the town with development potential in the long term, which generally are not listed by the specialists.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-11-23Bitstream added on 2014-06-13T21:01:26Z : No. of bitstreams: 1 ochoapizzali_lf_dr_ilha.pdf: 1694440 bytes, checksum: e159d13557d3d0a89139b7565f849244 (MD5) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Alban Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) Neste trabalho, é apresentada uma análise em regime permanente que considera a avaliação de impactos técnicos tais como perdas elétricas, queda de tensão e níveis de curto-circuito, entre outros; utilizando dados de demanda e geração variáveis no tempo ao longo de um horizonte determinado. O objetivo é encontrar um conjunto de arranjos da GD (configurações) que levem ao melhor desempenho da rede de distribuição analisada, minimizando ou maximizando cada aspecto técnico segundo o interesse da empresa de distribuição. Dada a natureza combinatória deste problema, que requer uma ferramenta de otimização capaz de manipular múltiplos objetivos, os impactos técnicos serão avaliados simultaneamente utilizando uma metodologia baseada no conceito do Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA), conduzindo a soluções mais reais e diversificadas para a tomada de decisões, conhecidas como soluções ótimas de Pareto. In this work a steady-state analysis considering the assessment of technical impacts such as losses, voltage drop and short-circuit levels, among others; utilizing time-variant loads and generation within a specified horizon. The objective is to find a set of configurations that lead to the best performance of the distribution network under analysis, minimizing or maximizing each technical aspect according to the utility's concerns. Given the combinatorial nature of this problem, which requires an optimization tool able to handle multiple objectives, technical impacts will be assessed simultaneously through a methodology based on the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA). This approach leads to a more realistic and diversified set of solutions for taking decisions, known as Pareto-optimal solutions.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-26Bitstream added on 2014-06-13T19:48:59Z : No. of bitstreams: 1 pantuzi_av_me_ilha.pdf: 1781418 bytes, checksum: 8c96b8f3bf6cc971c43ea4aa045c10fb (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Neste trabalho investigou-se o desempenho de um algoritmo de cálculo de fluxo de potência trifásico baseado em um método de varredura chamado backward forward sweep. O estudo desenvolveu-se para sistemas de distribuição de energia elétrica radiais e/ou radiais fracamente malhados, sendo que o foco principal foi a avaliação do processo de convergência e exatidão do método de fluxo de potência. Para tal finalidade investigou-se variadas situações de redes, tais como: barras conectadas com linhas longas e linhas curtas, presença de reguladores de tensão, presença de geração distribuída, presença de linhas com representação shunt, sistemas com carregamento leve, carregamento médio e carregamento pesado, desequilíbrio de cargas entre as fases (a, b e c), influência de modelos de cargas (potência constante, admitância constante e corrente constante) etc. O método backward-forward sweep é bem conhecido e discutido na literatura, porém uma análise de desempenho com todos os detalhes de modelos existentes nas redes de distribuição não é encontrada. Encontram-se análises com modelos isolados, ou seja, considerando somente redes fracamente malhadas, ou com barras com tensão controlada, ou com modelos de transformadores etc. Muitos destes estudos apresentaram resultados apenas para redes de pequeno porte, pois na maioria dos casos o objetivo principal era validar os modelos. Neste trabalho buscou-se desenvolver um estudo completo de desempenho e confiabilidade de uma implementação do método backward-forward sweep. Assim foram utilizadas redes de distribuição reais e fictícias encontradas na literatura, com as mais variadas topologias, incluindo ramais monofásicos (MRT), diferentes níveis de carregamento, cargas desequilibradas e diversos modelos de componentes de rede. At this work an algorithm of calculation on three-phase power flow was investigated based on a sweeping method called backward forward sweep. The study was developed for radial electric power distribution networks and/or weakly interconnected radial ones, and the main focus was the evaluation of the convergence process and accuracy of the method of power flow. For such a purpose it was investigated varied situations of networks, such as: connected bars with long lines and short lines, voltage regulators presence, distributed generation presence, lines with representation shunt, systems with light, medium and heavy loading, unbalanced of loads among the phases (a, b and c) and influence of loads models (constant power, constant current and constant admittance). The method backward-forward sweep is very known and discussed in the literature, however an analysis with all the details of existent models in the distribution networks is not found. They are analyses with isolated models, in other words, considering only networks weakly interconnected, or with bars with controlled voltage, or with models of transformers. Many of these studies presented resulted just for networks of small load, because in most of the cases the main objective was to validate the models. In this work it was looked for to develop a complete study and reliability of an implementation of the method backward-forward sweep. Like this real and fictitious distribution networks were used found in the literature, with the most varied topologies, including monophase extensions (MRT), different loading levels, unbalanced loads and several models of networks components.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-03-03Bitstream added on 2014-06-13T19:06:29Z : No. of bitstreams: 1 francisquini_aa_me_ilha.pdf: 553973 bytes, checksum: 375668cbfdfb347efcc5f47025aaacbb (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para estimação de curvas de carga diárias para consumidores de energia elétrica conectados em baixa tensão. A estimativa das curvas é baseada em medições reais e valores de consumo mensal de energia, fornecidos por empresas de distribuição de energia. Através do valor de consumo mensal de energia elétrica de uma unidade consumidora é possível estimar suas curvas de carga. Utilizando estas curvas de carga estimadas são feitas agregações visando obter as curvas estimadas para os transformadores de rede e para o alimentador. As curvas estimadas para o alimentador são comparadas com medições reais, realizadas tradicionalmente pelas empresas, obtendo um fator de correção, aplicado a cada curva de consumidor individual, visando obter estimativas de curvas mais próximas possíveis das reais. In this work a methodology for load curves estimation in a daily basis for consumers connected to low-voltage power distribution networks is presented. Curve estimation is based on actual measurements and monthly energy consumption values supplied by electric utilities. Thus, by using the monthly energy consumption of a given consumer unit, it is possible to estimate its corresponding load curves. Then, aggregations are performed with these estimated load curves aimed at obtaining estimated curves for network transformers and for the feeder. The latter are compared to real measurements, carried out traditionally by utilities, obtaining a correction factor applied to each individual consumer curve in order to reduce the mismatches between real and estimated curves.

Orientadores: Luiz Carlos Pereira da Silva, Walmir de Freitas Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Nesta dissertação de mestrado, apresenta-se um estudo detalhado sobre o desempenho dinâmico de geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica frente a grandes perturbações. Estudos paramétricos são realizados para investigar a influência de di-versos fatores na resposta transitória do gerador. Os fatores analisados são tempo de eliminação da falta, carregamento do sistema, níveis de curto-circuito no ponto de conexão entre o sistema de distribuição e a rede de subtransmissão, relação X/R das linhas de distribuição e constante de inércia dos geradores. Adicionalmente, propõe-se a utilização de índices numéricos que permitem visualizar de forma sistemática os resultados dos estudos paramétricos assim como determinar quais são as barras mais apropriadas para a instalação de geradores síncronos con-siderando o desempenho dinâmico do sistema Abstract: In this dissertation, it is presented a detailed study about the dynamic performance of synchronous generators connected to distribution networks during large disturbances. Parame-tric studies are conducted in order to determine the influence of several factors on the transient response of the generator. The analyzed factors are fault clea Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica