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Submitted by Fellipe Sartori da Silva (fellipe.sartori@unesp.br) on 2022-04-05T17:25:42Z No. of bitstreams: 1 Tese.pdf: 24645678 bytes, checksum: 073fc1d204c932dcb64119a20989285c (MD5) Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2022-04-06T17:09:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_fs_dr_guara.pdf: 24645678 bytes, checksum: 073fc1d204c932dcb64119a20989285c (MD5) Made available in DSpace on 2022-04-06T17:09:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_fs_dr_guara.pdf: 24645678 bytes, checksum: 073fc1d204c932dcb64119a20989285c (MD5) Previous issue date: 2022-02-16 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Sistemas de energia são parte das chamadas infraestruturas críticas e, portanto, qualquer alteração ou interrupção em sua operação pode ter alto impacto negativo em campos importantes da sociedade. Maiores frequência e intensidade de desastres naturais e antrópicos causaram um aumento de eventos inesperados, os quais afetam esses sistemas e expõem sua vulnerabilidade ao perturbá-los abruptamente durante sua operação. Por considerar essas situações extremas de baixa probabilidade de ocorrência e alto impacto operacional, o conceito de resiliência foi recentemente introduzido à engenharia térmica. O presente trabalho se propõe a investigar as consequências de situações inesperadas para sistemas de geração de energia, além de estabelecer um novo método de análise de resiliência, composto de sete métricas quantitativas e análise gráfica de parâmetros estabelecidos. O método foi aplicado em quatro plantas de cogeração previamente desenvolvidas, duas delas apresentando redundância. Tanto as métricas quantitativas quanto a análise gráfica convergiram para os mesmos sistemas mais e menos resilientes, provando a robustez e confiabilidade do método desenvolvido. A inclusão de ações de reparo aumentaram consideravelmente a resiliência de todos os sistemas, especialmente aqueles menos resilientes, indicando que melhorar as condições de reparo pode ser uma alternativa para plantas já em operação. A variação de parâmetros de entrada revelou que a vida útil esperada da planta apresenta forte relação com a resiliência, apontando que sistemas projetados para operar por curtos períodos não precisam de alto investimento nesse quesito. A redundância se destacou como um dos aspectos importantes para avaliação da resiliência, não sendo, entretanto, o principal sob condições adversas, fato que contraria uma possível ideia inicial de que esse é o fator de maior influência. Maiores tempos de vida útil criaram situações operacionais desfavoráveis, sob as quais nenhum sistema apresentou desempenho aceitável do ponto de vista prático. A análise gráfica apontou para o sistema mais resiliente como aquele não apenas que opera por maiores tempos, mas também que gera mais energia durante sua operação. Adicionalmente, ela também indicou que, para as condições simuladas, diminuir a taxa de falha pode ser mais benéfico que investir em ações de reparo. Por meio dessa análise, foi possível identificar que a redundância afeta de maneira mais acentuada a disponibilidade do sistema, mantendo sua operação por mais tempo, comparada à disponibilidade de energia. Energy systems are part of the critical infrastructures, and therefore any dysfunctionality can cause reactions in crucial societal fields. The more frequent and severe natural and man-made disasters increased the frequency of unexpected events, affecting these systems and exposing their vulnerability by leading them to abrupt disruptions. Resilience is a relatively recent concept in the thermal engineering field that is receiving attention due to the consideration of these high-impact, low-probability (HILP) events. This work aims to investigate the consequences of unexpected situations under these systems and establish a new method composed by seven quantitative metrics and a graphical analysis for resilience evaluation. The method was applied in four previously proposed cogeneration plants, two of them presenting redundancies. Both quantitative metrics and graphs converged to the same systems as the most and the least resilient ones, proving the robustness and reliability of the method. The inclusion of repairing actions hardly enhanced resilience of all the systems, mostly the less resilient ones, indicating that improving repairing conditions can be a great alternative to systems already in operation. The variation of input parameters revealed that operating time presents strong relation to resilience, indicating that systems projected to operate for shorter periods do not need significant investment in this field. Redundancy proved to be one of the important aspects for resilience evaluation, not being the major one under more detrimental scenarios, overcoming a possible initial idea that it is the main influence factor. Higher lifetimes provided extreme adverse environments, in which none of the configurations was able to continue its operation at an acceptable level. The graphical analysis pointed to the most resilient system as the one not only achieving more operating time, but also with highest energy generation along its lifetime. It also indicated that, for the analyzed scenarios, decreasing the failure rate could be more beneficial than invest in repair actions. In this evaluation, it became clear that the redundancy improved better the system availability, maintaining its operation for longer, compared to energy availability. FAPESP: 2018/02079-7

Pesquisa sem auxílio de agências de fomento Nas próximas décadas, o crescimento populacional demandará aumento da produção de fertilizantes e, por consequência, de suas matérias primas como o ácido sulfúrico. Nesse cenário, o desenvolvimento de modelos computacionais que permitam a otimização dos processos produtivos de toda a cadeia de produção tem sido enfoque de trabalhos recentes. No entanto, o desenvolvimento da modelagem computacional de processos industriais nas últimas décadas ocorreu com avanço limitado na indústria, com destaque para o enfoque dos simuladores comerciais na indústria petroquímica e a disponibilidade ainda restrita de ferramentas de confiabilidade adequada para a modelagem de uma grande variedade de processos industriais. Assim, o desenvolvimento e aplicação de modelos matemáticos é um desafio para diversos setores, como a indústria de fertilizantes fosfatados. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma simulação computacional de uma unidade industrial de produção de ácido sulfúrico integrada a uma planta de geração de energia elétrica, localizadas em Araxá, Minas Gerais, utilizando simuladores comerciais. Foram desenvolvidos e validados modelos para as operações unitárias, componentes e circuitos integrados da unidade industrial de referência. No desenvolvimento dos modelos, foi elaborado um equacionamento matemático para a constante de equilíbrio da oxidação de enxofre e as eficiências isentrópicas de cada sessão da turbina foram calculadas. Para a validação das simulações, os modelos termodinâmicos utilizados para representação dos componentes em cada etapa do processo foram estudados. Os resultados das simulações da reação de oxidação de SO2 apresentaram correspondência satisfatória com os dados de projeto da unidade industrial de referência tanto no software COCO, quanto no UniSim, com erro relativo máximo de 3,1%. Para o sistema de geração de vapor integrado ao circuito de gás, os modelos desenvolvidos apresentaram divergências de até 6,7% atribuídas ao grau de superaquecimento predito para o vapor. Para o combustor de enxofre líquido, as simulações realizadas no software UniSim apresentaram erros relativos de 9,5%, superiores à modelagem termodinâmica tradicional implementada no software Maple (0,3%). In the next few decades, population growth will demand increased production of fertilizers and, consequently, raw materials as sulfuric acid. In this scenario, the recent studies have focused on the development of computational models for process optimization. In the past few decades, process modelling had limited progress in industry. Efforts have been made in model developments focused on petrochemical industry and, hence, there is a lack of mathematical models of satisfactory reliability for a wide range of industrial processes. In this work, a process simulation was developed and validated using project data from an actual industrial sulfuric acid plant located in Araxá, Minas Gerais. Commercial process simulators had been used. Unit operations, components and integrated systems of the industrial plant were modelled. A mathematical formulation was built to described equilibrium constant behavior for SO2 oxidation. Isentropic efficiency of two steam turbines were calculated for the model development. To validate the simulations, thermodynamic models were used to express chemical components. Simulation results good agreement with plant data using COCO and UniSim with relative error maximum of 3.1%. For the steam generation system integrated to process gas system, some limitations in the superheater model have been detected, but some refinements must be done. For the sulfur furnace, simulations using UniSim had errors of 9,5% higher than a traditional simulation implemented in Maple (0,3%). Dissertação (Mestrado)

Orientador: Daniel Dotta Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Devido à crescente integração dos conversores eletrônicos de potência em sistemas de geração distribuída, as microrredes têm sido vistas como a nova tendência relacionada à operação dos sistemas de potência. Suas principais características são as fontes de geração distribuídas renováveis e o alto nível de automação empregado em um "framework" de pequena escalabilidade. Para alcançar a resiliência e os níveis de segurança desejados, sofisticadas infraestruturas de controle e de comunicação são empregadas. Estas infraestruturas permitem explorar diferentes estratégias, que vão desde a identificação de eventos até o controle preciso de sistemas. Portanto, o presente trabalho propõe um controle secundário de tensão e frequência para fontes distribuídas baseadas em conversores eletrônicos de potência, operando no modo ilhado. Um método de projeto de controladores, baseado em dados, conhecido como "Virtual Reference Feedback Tuning" (VRFT) é usado para sintonizar os parâmetros do controlador multivariável secundário. Diferentemente das aplicações usuais da abordagem VRFT, este trabalho apresenta uma aplicação da técnica por meio de um procedimento de sintonização automático, conduzido por uma estrutura de identificação de eventos. Desta forma, as respostas do sistema rastreiam os desempenhos dinâmicos desejados mesmo após a ocorrência de eventos capazes de afetar a característica dinâmica do sistema Abstract: Due to the growing integration of power electronic converters in distributed generation systems, microgrids have been seen as the new trend related to power systems operation. Their main characteristics are the distributed generation and the high level of automation integrated into a small-scalable framework. To achieve the desired disturbance resilience and safe operation, sophisticated communication and control infrastructures for microgrids have been proposed. Those infrastructures permit exploring different strategies, from event identification to control. Thus, the present work proposes a data-driven secondary frequency and voltage self-tuning control framework for microgrids based on electronic converters operating in islanded mode. The Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT) method is used to tune the parameters of the secondary controller. Differently from the usual VRFT control design, this work presents an application of the MIMO VRFT technique by using an automatic procedure to tune and update the control parameters triggered by an event identification framework, so the response of the system tracks the desired transient performance even after events that affect the dynamic features of the system Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica FAPESP 2016/08645-9; 2018/07375-3; 2019/10033-0 CAPES 001

Orientador: Daniel Dotta Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: As Microrredes elétricas são vistas como a nova tendência no que diz respeito a geração e consumo de energia elétrica do futuro. Por se tratarem de estruturas detentoras de fontes predominante renováveis com alta penetração de conversores eletrônicos de potência, altos níveis de controle e automação são necessários para a garantia da estabilidade operacional. Sendo assim, este trabalho apresenta a modelagem dinâmica da CAMPUSGRID, microrrede esta que vem sendo construída na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e também traz a respectiva análise do comportamento dinâmico da mesma. Através destes estudos, utilizando como software de simulação o Typhoon HIL Control Center, pode-se constatar que a microrrede apresenta flexibilidade operacional, capaz de se manter estável mesmo após a ocorrência de eventos como: efeitos da flutuação de energia renovável, transição ao modo ilhado, ressincronização e variações de carga Abstract: Electric Microgrid are seen as the new trend related to the future generation and consumption of electric energy. As they are mainly composed of renewable energy sources with high penetration of electronic power converters, high levels of automation and control are necessary to guarantee operational stability. Therefore, this work presents the dynamic modeling of the CAMPUSGRID, which corresponds to a microgrid that has been built at the State University of Campinas (UNICAMP), and presents the analysis of its respective dynamic behavior. Through these studies, using the Typhoon HIL Control Center simulation software, it can be concluded that the microgrid has operational flexibility, capable of keeping stable even after the occurrence of even such as : effects of renewable energy fluctuation, islanded mode transition, resynchronization and load variations Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica Funcamp PD - 00063 - 3058/2019 - PA3058 FAPESP 2019/10033-0

Orientador: Ernesto Ruppert Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O protagonismo da fonte hídrica na matriz elétrica brasileira tem se mostrado alarmante em termos de disponibilidade energética em tempos de escassez de chuvas. Devido a este fato, a utilização de geradores distribuídos vem recebendo inúmeros incentivos, alavancando o setor e aumentando, de forma contínua, o número de conexões deste tipo de gerador. Contudo, o número extremamente elevado de conexões de geradores distribuídos, tende a trazer alguns desafios operativos para os sistemas de distribuição, dentre eles a elevação da tensão no alimentador e a elevação das perdas elétricas, devido à exportação de energia com sentido dos geradores para a subestação de distribuição. O problema da elevação da tensão e da diminuição da eficiência devido às perdas elétricas em sistemas de distribuição com altos índices de penetração de GD será tratado utilizando-se do método de Fluxo de Potência Ótimo, onde, o tap ótimo de operação da SE será estabelecido. Para realização dos estudos, serão utilizados dados reais de uma subestação de distribuição composta por 57 barras, localizada no Sul de Minas Gerais Abstract: The role of water sources in the Brazilian electricity matrix has been alarming in terms of energy availability in times of scarcity of rainfall. Due to this fact, the use of distributed generators has received numerous incentives, leveraging the sector and continuously increasing the number of connections of this type of generator. However, the extremely high number of connections of distributed generators tends to bring some operational challenges to distribution systems, among them the increase in voltage at the feeder and the increase in electrical losses, due to the export of energy from the generators to the distribution substation. The problem of voltage increase and efficiency decrease due to electrical losses in distribution systems with high penetration rates of DG will be treated using the Optimal Power Flow method, where the optimal tap operation of the SE will be established . To carry out the studies, real data from a distribution substation composed of 57 buses, located in the south of Minas Gerais, will be used Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES 88882329385201901

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Tárcio André dos Santos Barros Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O aumento da presença de fontes renováveis de energia nas matrizes energéticas globais está diretamente associado aos aspectos ambientais e ao avanço nos conceitos de redes elétricas inteligentes. Apesar disso, a intermitência de tais fontes é responsável por impactos negativos no fornecimento de energia elétrica, tanto em aspectos de qualidade do produto quanto na confiabilidade do sistema. De modo a superar esses obstáculos, perspectivas futuras indicam os sistemas de armazenamento de energia como soluções promissoras. No contexto de microrredes, o sistema de armazenamento de energia é uma tecnologia crucial para operações em modo autônomo, sendo também importante para melhorar a operação no modo conectado à rede elétrica. A tese proposta tem como objetivo estabelecer estratégias de gerenciamento de potência para aprimorar a qualidade de energia em uma microrrede híbrida CA/CC operando nos modos conectado à rede e autônomo. Para isso, emprega-se uma topologia de conversor de interligação modificada, que atua como um sistema de armazenamento de energia centralizado. Essa topologia é denominada como Conversor de Interligação de Dois Estágios com Dispositivo de Armazenamento de Energia, no inglês, Two Stages Interlinking Converter with Energy Storage Device (TSILC-ESD). Ela é composta por um conversor CC-CC meia ponte bidirecional em conjunto com um conversor CC-CA fonte de tensão, no qual, conecta-se um sistema de armazenamento de energia por baterias no barramento CC de interligação dos estágios dos conversores. Além do TSILC-ESD, um conversor de interligação é utilizado para a formação de microrredes nos dois modos de operação. No gerenciamento de potência em operação conectada à rede, os conversores de interligação atuam na formação da microrrede CC, no compartilhamento de potência, na regulação de tensão, na mitigação de harmônicas e na compensação de reativos, empregando serviços anciliares à rede elétrica. No modo autônomo, os conversores operam de modo a formar as microrredes CA e CC, além de mitigar as harmônicas de tensão, o que permite uma operação satisfatória da microrrede híbrida isolada. Para adicionar aspectos de proteção às baterias, também se propõem um sistema de gerenciamento de baterias com base no estado de carga para cada um dos modos de operação. Quando a microrrede híbrida atua no modo conectado à rede, o dano às baterias é evitado por meio da restrição de operação do TSILC-ESD, enquanto no modo autônomo, tais dispositivos são preservados mediante a seletividade de cargas e fontes do sistema. Assim, o software MatLab/Similink é utilizado para simular a microrrede híbrida com a configuração proposta, de modo a permitir a avaliação da performance dos gerenciamentos de potência e de baterias desenvolvidos nesta tese. Os resultados apresentam uma operação satisfatória nos dois modos de operação, com uma melhora de desempenho na qualidade da energia elétrica nos pontos de acoplamento da microrrede híbrida. Também se verifica uma atuação adequada do sistema de gerenciamento de baterias, evitando condições de operação danosas a esses dispositivos de armazenamento Abstract: The increase of renewable energy sources presence in the global energy matrices is directly associated with environmental aspects and the advances of the smart grid concepts. Despite this, the intermittence of such sources is responsible for negative impacts on the electricity supply, both in terms of product quality and system reliability. In order to overcome these obstacles, future perspectives indicate the energy storage systems as promising solutions. In the microgrids context, the energy storage system is a crucial technology for operations in standalone mode, being also important to improve operation in grid-connected mode. The thesis proposed aims to establish power management strategies (PMS) to improve the power quality of a hybrid AC/DC microgrid operating in grid-connected and standalone modes. For this, a modified interlinking converter topology is used, which acts as a centralized energy storage system. Such topology is called the Two Stages Interlinking Converter with Energy Storage Device (TSILC-ESD), being composed by a bidirectional half-bridge DC-DC converter in cascaded with a voltage source DC-AC converter. Besides, a battery energy storage system is connected in the DC bus between the converter stages. In addition to TSILC-ESD, an Interlinking converter is used to form the microgrids in both operation modes. In the power management of the grid-connected mode, the interlinking converters act in the DC microgrid formation, the power sharing, the voltage regulation, the harmonic mitigation and the reactive compensation, employing ancillary services to the utility grid. In standalone mode, the converters operate act as grid-forming to the AC and DC microgrids, in addition to mitigating voltage harmonics, that allows for satisfactory operation of the standalone hybrid microgrid. To include protection aspects to the batteries, a battery management system (BMS) based on the state of charge is also proposed for each of operation modes. When the hybrid microgrid operates in grid-connected mode, damage to the batteries is avoided by the operation restriction of the TSILC-ESD, while in standalone mode, such devices are preserved by means of the selectivity of loads and sources of the system. Thereby, the MatLab/Similink software is used to simulate the hybrid microgrid with the proposed configuration, in order to allow the evaluation performance of the PMS and BMS developed in this thesis. The results show a satisfactory behave in both operation modes, with an power quality improvement in the point coupling common of the hybrid microgrid. An adequate performance of the battery management system is also verified, avoiding harmful operating conditions for these storage devices Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica CAPES 88882.329454/2019-01

Orientadora: ProfªDra. Juliana Almansa Malagoli Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 21/02/2022 Inclui referências: p. 117-122 Resumo: A desverticalização do setor elétrico brasileiro iniciou-se em meados de 1990 devido a necessidade de se haver um consumidor livre e independente, onde as empresas poderiam ter acesso as redes da distribuição e da transmissão. Com a reestruturação do setor, foi estabelecido que a fiscalização e regulamentação seriam responsabilidade do estado, enquanto que os investimentos seriam tarefa do setor privado. Nessas condições, foi incumbida às concessionárias de distribuição a determinação do Montante de Uso do Sistema de Transmissão (MUST). Ao levantar o cenário atual, a entrada de diferentes tipos de gerações, a chamada de energia renovável variável apresenta variações diárias ou sazonais e características particulares, o que acaba dificultando a análise de contratação. O presente trabalho busca realizar, utilizando-se do algoritmo de Evolução Diferencial (ED), uma análise para otimizar a contratação do MUST. Dessa maneira, a partir da inserção dessas incertezas encontradas no sistema elétrico brasileiro, essas sendo as variações de energia que cada tipo de gerador proporciona de acordo com os dados fornecidos pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico e as contingências que o sistema teste IEEE-24 barras apresenta, o estudo proposto analisa de uma forma mais abrangente a contratação sobre o MUST, proporcionando um valor contratado com maior exatidão acarretando em um menor custo anual sobre o montante contrato ao se considerar as parcelas de ineficiência, tanto para sobrecontratação como para subcontratação. Por fim, com a análise dos resultados obtidos, através da comparação do método com as incertezas e a comparação com a literatura tornou-se possível uma contratação com uma economia de até 13,44% e uma cobertura dos casos de contingências simuladas de mais de 90%, demonstrando a efetividade da contratação do valor do MUST para o estudo implementado através da ED e a inserção das energias de fontes renováveis do sistema elétrico brasileiro. Abstract: The de-verticalization of the Brazilian electricity sector began in the mid-1990s due to the need for a free and independent consumer, where companies could have access to the distribution and transmission networks. With the restructuring of the sector, it was established that inspection and regulation would be the responsibility of the state, while investments would be the task of the private sector. Under these conditions, the distribution concessionaires were responsible for determining the Amount for Use of the Transmission System. When surveying the current scenario, the entry of different types of generations, the so-called variable renewable energy has daily or seasonal variations and particular characteristics, which ends up making the analysis of hiring difficult. The present work seeks to carry out, using the Differential Evolution (DE) algorithm, an analysis to optimize the hiring of MUST. In this way, from the insertion of these uncertainties found in the Brazilian electric system, these being the energy variations that each type of generator provides according to the data provided by the National Electric System Operator and the contingencies that the system tests IEEE-24 bars presents, the proposed study analyzes in a more comprehensive way the contracting on the MUST, providing a contracted value with greater accuracy, resulting in a lower annual cost on the contract amount when considering the inefficiency portions, both for overcontracting and for subcontracting. Finally, with the analysis of the results obtained, by comparing the method with the uncertainties and the comparison with the literature, it became possible to contract with a savings of up to 13.44% and a coverage of cases of simulated contingencies of more of 90%, demonstrating the effectiveness of contracting the value of the MUST for the study implemented through the ED and the inclusion of energies from renewable sources in the Brazilian electricity system.

Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta de delineamento para o conceito jurídico de geração distribuída, que tem como principal contribuição dissociar a geração distribuída em sentido estrito do seu sentido mais amplo. Pretende-se, por meio deste documento, fornecer as bases para aqueles que pretendam dar continuidade ao desenvolvimento científico do tema sob o enfoque jurídico, evitando que, com isso, incorram em impropriedades no emprego do conceito em seu sentido jurídico. Palavras-chave: Conceitos jurídicos. Direito brasileiro. Energia elétrica. Geração distribuída. Sumário: 1 Considerações preliminares – 2 Introdução da geração distribuída no direito brasileiro – 3 Os conceitos jurídicos – 4 Conceito jurídico para a geração distribuída no Brasil – Referências. Luiz Alberto Blanchet: Professor Titular de Direito Administrativo dos Cursos de Graduação e Pós-Graduação da Pontifícia Universidade Católica do Paraná (Curitiba/PR, Brasil). Doutor e Mestre em Direito pela Universidade Federal do Paraná. Membro Catedrático da Academia Brasileira de Direito Constitucional (ABDConst). Advogado. E-mail: blanchet@blanchet.adv.br. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1163-0342. Ghabriel Campigotto Soethe: Mestrando em Direito Econômico e Desenvolvimento pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná (Curitiba/PR, Brasil). Graduado pela mesma Universidade, foi bolsista do CNPq/PIBIC. Membro do Núcleo de Pesquisas em Políticas Públicas e Desenvolvimento Humano, vinculado à Escola de Direito da Pontifícia Universidade Católica do Paraná. E-mail: ghabriel.cs@outlook.com. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7009-0588. &nbsp

Submitted by Carlos Augusto Marcondes Dos Santos (carlos.marcondes@unesp.br) on 2021-09-29T19:14:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Carlos Augusto Marcondes dos Santos - 24-09-2021_corrigido_final.pdf: 1593128 bytes, checksum: 973a70e09dca2bba9f260db0c3243436 (MD5) Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2021-10-05T12:59:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_cam_me_guara.pdf: 1593128 bytes, checksum: 973a70e09dca2bba9f260db0c3243436 (MD5) Made available in DSpace on 2021-10-05T12:59:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_cam_me_guara.pdf: 1593128 bytes, checksum: 973a70e09dca2bba9f260db0c3243436 (MD5) Previous issue date: 2021-08-30 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este projeto se voltou ao estudo e análise da viabilidade de implantação de um monotrilho suspenso por meio do uso da faixa de domínio da Rodovia Presidente Dutra, com foco na geração de energia por meio de recursos solares e eólicos para um transporte sustentável e limpo. O projeto do monotrilho teve duas vias em sentidos opostos, ligando as capitais do Rio de Janeiro e de São Paulo, com três paradas estratégicas nas seguintes cidades: São José dos Campos, Aparecida e Volta Redonda. O projeto visou à diminuição da emissão de dióxido de carbono por veículos a combustão no deslocamento diário de milhares de pessoas entre as cidades entre o eixo Rio de Janeiro e São Paulo, incluindo as capitais. Nesta análise de viabilidade, foi apresentada a descrição do monotrilho, bem como seria realizado o deslocamento, armazenamento e fornecimento de energia para os trens, o detalhamento das usinas solares e das turbinas eólicas, além de informações de velocidade e tempo de trajeto. Nesta análise também foi apresentada uma prospecção de custos para o investimento na implantação dos monotrilhos e na geração da energia com a intenção de se verificar sua viabilidade. This project focused on the study and analysis of the feasibility of implementing a suspended monorail through the use of the Presidente Dutra highway right-of-way, with a focus on energy generation through solar and wind resources for sustainable and clean transport. The monorail project had two lanes in opposite directions, connecting the capitals of Rio de Janeiro and São Paulo, with three strategic stops in the following cities: São José dos Campos, Aparecida and Volta Redonda. The project aimed to reduce the emission of carbon dioxide by combustion vehicles in the daily commute of thousands of people between cities between Rio de Janeiro and São Paulo, including the capitals. In this feasibility analysis, the description of the monorail was presented, as well as the displacement, storage and supply of energy for the trains, the detailing of solar plants and wind turbines, in addition to information on speed and travel time. In this analysis, a cost prospection for the investment in the implementation of monorails and in the generation of energy was also presented with the intention of verifying its viability Capes - 001

Orientadores: Sigmar Maurer Deckmann, Fernando Pinhabel Marafão Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho visa contribuir para os estudos sobre sincronismo em um Sistema Elétrico de Potência (SEP), com enfoque em Geração Distribuída (GD). Buscar-se-á analisar as condições para operação de um gerador distribuído em paralelo com a rede elétrica, bem como desenvolver metodologias de sincronismo para tal. Muitos algoritmos propostos para aplicações em Eletrônica de Potência e Qualidade da Energia Elétrica podem ser utilizados para este propósito. Inicialmente, será apresentadas uma síntese dos tipos de geração alternativa existentes e suas características. Considerando que o Brasil, até o momento, não possui legislação específica referente à GD, serão expostas as principais normas internacionais aplicáveis ao sincronismo e à conexão do gerador, além de aspectos de segurança, como condições de ilhamento. Cada um dos algoritmos escolhidos (PLL, TDFR e FK) será estudado com o objetivo de observar sua resposta dinâmica, precisão em regime e robustez na presença de distorções harmônicas e/ou transitórios nas tensões da rede, de acordo com o ajuste dos seus parâmetros. Finalmente, serão apresentados resultados de simulação de um sistema de GD característico. Uma carga, alimentada pela rede elétrica de distribuição, passará a receber energia também de um gerador local, que será conectado em paralelo com esta rede com auxílio dos algoritmos de sincronismo estudados. Resultados experimentais confirmarão a possibilidade de implementação dessas técnicas Abstract: This dissertation presents a contribution to the study of synchronization in Electric Power Systems, focusing Distributed Generation. The conditions for operation of a distributed generator in parallel with the grid will be analyzed and applicable methodologies of synchronism will be presented. Different algorithms proposed for Power Electronics Applications and Power Quality Analysis can be used for this intention. Initially, this work presents a synthesis of the existing types of alternative generation and their characteristics. Considering that in Brazil, up to this moment, does not exist a specific legislation for distributed generation, the international main applicable norms about synchronization and connection of the generator will be exposed, including security aspects, such as islanding conditions. Each of the chosen algorithms will be studied to observe its dynamic response, accuracy and robustness in presence of harmonic distortions or transients in the utility voltage, according to the adjusted parameters. Finally, simulation results of a characteristic industrial plant will be presented. The utility system supplies a load, which will draw power also from a local generator, connected to this grid, with the aid of the studied synchronism algorithms. Experimental results will confirm the possibility of implementation of these techniques Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Nilo Amaral Martin (nilo.martin@unesp.br) on 2021-09-01T14:39:01Z No. of bitstreams: 1 Nilo Amaral Martin - Tese.pdf: 6123300 bytes, checksum: c159167a31da84f0c88614be80bf0d15 (MD5) Rejected by Roberta Honorato Goria (roberta.goria@unesp.br), reason: No PDF da tese consta uma página Glossário, porém não tem glossário no trabalho e no sumário também aparece o Glossário. Orientamos arrumar o PDF e excluir esse item. Atente que ao organizar o trabalho a paginação no sumário deve ser corrigida. Por favor, cancele sua submissão e faça novamente com a correção. on 2021-09-03T21:00:48Z (GMT) Submitted by Nilo Amaral Martin (nilo.martin@unesp.br) on 2021-09-03T21:16:38Z No. of bitstreams: 1 Nilo Amaral Martin - Tese.pdf: 6122851 bytes, checksum: 0208f4411f9a0674eafaa9bbc92faa81 (MD5) Approved for entry into archive by Luana Priscila Costa (luana@reitoria.unesp.br) on 2021-09-20T18:18:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 martin_na_dr_soro.pdf: 6122851 bytes, checksum: 0208f4411f9a0674eafaa9bbc92faa81 (MD5) Made available in DSpace on 2021-09-20T18:18:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 martin_na_dr_soro.pdf: 6122851 bytes, checksum: 0208f4411f9a0674eafaa9bbc92faa81 (MD5) Previous issue date: 2021-08-05 O consumo de energia tem aumentado juntamente ao crescimento populacional, e os impactos causados em função da geração de energia vêm sendo amplamente discutidos sob o ponto de vista de suas consequências ambientais. Este trabalho propõe um modelo de geração de energia elétrica em que as cidades passem a ser centros geradores de energia elétrica, diminuindo a dependência externa e consequentemente diminuindo as perdas referentes ao transporte, aos custos com transformadores de alta tensão e às falhas de fornecimento. Para isso, desenvolveu-se uma metodologia capaz de estimar o potencial de geração e suprimento de consumo de energia elétrica a partir de fontes alternativas sustentáveis, sendo elas a energia fotovoltaica e os resíduos sólidos urbanos (RSU). Para tanto foi construída uma base de dados de consumo de energia elétrica, número de habitantes, massa coletada de RSU irradiação solar e potencial de geração e suprimento de energia elétrica para um conjunto definido de municípios do Estado de São Paulo. A partir dessa base de dados foram feitos estudos da relação entre o comportamento do consumo de energia, da massa coletada de RSU e da população das localidades estudadas. Foram também realizados estudos do perfil de irradiação solar observada. Todos os dados utilizados são livres, e disponibilizados por entidades governamentais e/ou de pesquisa públicas, em nível municipal, estadual ou nacional. Para avaliar a viabilidade de implementação do modelo proposto foram utilizados municípios pertencentes a diferentes faixas populacionais do interior do estado de São Paulo. Os resultados indicam que a geração e o suprimento de consumo de energia elétrica pelas fontes consideradas é factível, mostrando uma alternativa sustentável para geração de energia e destinação dos RSU. Com relação à geração fotovoltaica, observou-se que em todos os casos o consumo observado em períodos de Sol poderia ser suprido. Observou-se municípios com potencial de suprimento de até 33,7% de todo o consumo de energia elétrica estimado nos períodos sem incidência de luz solar a partir dos resíduos sólidos urbanos. Esses resultados indicam que há a possibilidade de uma menor dependência da geração centralizada, e podem fomentar argumentos para a implementação de políticas nacionais de energia, contribuindo para a descentralização da geração nos municípios. Energy consumption has been raising together with populational growth, and the energy production consequences have been widely discussed under their environmental outcome aspect. This work proposes a model of electricity generation in which cities become electricity generating centers, reducing external dependence and, consequently, reducing losses related to transport, costs with high voltage transformers and power outages. To do so, a methodology capable of estimating the potential for generating and supplying electricity from sustainable alternative sources, namely photovoltaic energy and municipal solid waste (MSW), was developed. For this purpose, a database of electricity consumption, number of inhabitants, collected mass of MSW, solar irradiation and potential for generating and supplying electricity for a defined set of municipalities in the State of São Paulo was built. From this database, studies were carried out on the relationship between the behavior of energy consumption, the collected mass of MSW and the population of the studied locations. Studies of the observed solar irradiation profile were also carried out. All data used is free and made available by government agencies and/or public research at the municipal, state or national level. To assess the feasibility of the proposed model, municipalities belonging to different population groups São Paulo state were used. The results indicate that the generation and supply of electricity by the considered sources is feasible, showing a sustainable alternative for energy generation and MSW disposal. In relation to photovoltaic generation, it was observed that in all cases the consumption during sunny periods could be supplied. Municipalities with supply potential of up to 33,7 % of all estimated electricity consumption in periods without sunlight were observed from urban solid waste. These results indicate that there is a possibility of dependence reduction on centralized generation, and may encourage arguments for the development of national energy policies,focused on decentralization of generation in municipalities.

A necessidade de otimização do uso de recursos energéticos é cada vez mais evidente e a energia elétrica se destaca como um insumo fundamental para o desenvolvimento da sociedade. Desde o final da década de 1970 o termo Gerenciamento pelo Lado da Demanda (GLD) vem sendo utilizado em trabalhos que, basicamente, relacionam a geração (pela concessionária) e o gerenciamento do consumo de energia elétrica (pelo consumidor). De modo complementar, o termo Integração pelo Lado da Demanda (ILD) vem sendo incorporado a este contexto de análise diante da possibilidade de geração de energia pelo consumidor e a eventual integração desta geração à rede elétrica da concessionária. Deste modo, ante um contexto de ILD, este trabalho desenvolve um modelo matemático em Programação Linear Inteira Mista (PLIM) que considera a geração própria conectada à rede elétrica da concessionária para minimizar a despesa anual relacionada ao uso da energia elétrica. Com base no perfil de consumo e demanda, relacionados com as tarifas da concessionária e o custo da geração própria, o modelo é capaz de estimar as despesas com energia elétrica para um próximo período de doze meses. Além de indicar a condição ideal para o contrato de demanda, o modelo indica a utilização horária ótima, para dia útil e final de semana, em todos os meses, de cada fonte alternativa avaliada. Destaca-se a análise para a utilização de fontes alternativas e intermitentes que já estejam instaladas na unidade consumidora, ou que estejam sendo analisadas para a compra ou para o aluguel. Para o exemplo de aplicação do modelo foram utilizados dados reais de uma unidade consumidora (registros de consumo e demanda), custo de geração, valores para a compra e para o aluguel de equipamentos. Os resultados indicam que a utilização de geração própria, nos horários específicos indicados pelo modelo, pode ocasionar expressiva economia para o consumidor. O modelo matemático apresenta-se como uma ferramenta para a análise da viabilidade da utilização de geração própria (seja por fontes já instaladas, avaliadas para a compra ou para o aluguel). A solução indicada promove a redução das despesas relacionadas à utilização da energia elétrica, seja pela redução do consumo e realização de cortes de pico de demanda, ou pela revisão (adequação) do contrato de fornecimento de energia. The need to optimize the energy resources use is increasingly evident and electric energy stands out as a fundamental input for the society development. Since the end of the 1970s, the Demand Side Management term (DSM) has been used in works that, basically, relate the generation (by the utility) and the electricity consumption management (by the consumer). In a complementary way, the Demand Side Integration term (DSI) has been incorporated into this analysis context in view of the possibility of energy generation by the consumer and the eventual integration of this generation into the utility's grid. Thus, with a DSI context, this work develops a mathematical model in Mixed Integer Linear Programming (MILP) that considers own generation connected to the utility's grid to minimize the annual expense related to the electricity use. Based on the consumption and demand profile, related to the utility's tariffs and the own generation cost, the model is able to estimate electricity expenses for one next twelve-month period. In addition to indicating the ideal condition for the demand contract, the model indicates the optimal hourly use, for working days and weekends, in all months, of each evaluated alternative source. We highlight the analysis for the use of alternative and intermittent sources that are already installed in the consumer unit, or that are being analyzed for purchase or rent. For the model application example, real data from a consumer unit (consumption and demand records), generation cost, values for purchase and equipment rental were used. The results indicate that the own generation use, at the specific times indicated by the model, can cause on significant savings for the consumer. The mathematical model proved to be a tool for analyzing the feasibility of using alternative sources (whether already installed, evaluated for the purchased or for rent). The obtained solution promotes the expenses reduction related to the electricity use, either by reducing consumption and performing peak demand cuts, or by reviewing (adjusting) the energy supply contract.

Orientadores: José Antenor Pomilio, Helmo Kelis Morales Paredes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Esta tese apresenta contribuições para a utilização multifuncional de conversores eletrônicos de potência aplicados à geração distribuída de energia. Através das técnicas propostas, o conversor, que convencionalmente atua como interface entre fontes alternativas de energia e a rede elétrica, agrega funcionalidades relacionadas ao tratamento de problemas de qualidade da energia elétrica, passando a operar, também, como um filtro ativo de potência. As estratégias desenvolvidas para viabilizar o uso multifuncional do conversor têm como base a corrente que flui por uma carga local conectada ao ponto de acoplamento do conversor. Através da decomposição da corrente da carga em parcelas ortogonais relacionadas aos distúrbios de qualidade de energia, podem ser escolhidos os distúrbios a serem compensados, bem como o grau de compensação a ser aplicado. Entretanto, devido ao comportamento intermitente e imprevisível das cargas e das fontes alternativas de energia, a capacidade de potência ou corrente do conversor pode ser insuficiente para realizar sua função primária, isto é, a injeção da energia produzida pela fonte local, simultaneamente à compensação de distúrbios de qualidade de energia. Por isso, são desenvolvidas estratégias para limitar a potência ou corrente processadas pelo conversor, priorizando a injeção da potência gerada pela fonte local. Também é apresentado um breve estudo sobre a operação coordenada entre conversores multifuncionais em microrredes inteligentes de energia. Através de uma rede de dados os conversores são conectados a uma central de monitoramento e supervisão que ajusta de forma "on-line" as funções auxiliares que devem ser executadas por cada um dos conversores. As análises e testes realizados ao decorrer do trabalho consideram um cenário comumente encontrado em redes de distribuição de energia em baixa tensão, cujas impedâncias são elevadas e a distorção harmônica presente na tensão é considerável. As estratégias multifuncionais propostas neste trabalho foram validadas por resultados experimentais obtidos através da implementação de protótipos de conversores multifuncionais Abstract: This thesis presents the development of strategies to operate grid-tied power electronic converters, which are conventionally used as power interface between renewable power sources and the grid, as a multifunctional device. Through the application of the proposed control techniques, the grid-tied converter is able to aggregate additional features intended to perform ancillary services related to power quality improvement. Therefore, the original function of the grid-tied converter is combined with features of an active power filter. The strategies developed to allow the multifunctional operation are based on the current throughout a local load which is connected at the point of coupling of the converter. By means of the decomposition of the load current into orthogonal components it is possible to choose the kind of disturbance to be compensated, as well as, the level of compensation. However, due to the unpredictable behavior of renewable energy sources and loads, the power or current capacity available in grid-tied converter may be insufficient to perform its primary function, i.e. the injection of the active power generated by the energy source, along with the power quality improvement. Therefore, strategies to limit the power or current processed by the converter are developed giving priority to the active power injection. It is also presented a brief study about the coordinated operation of multifunctional power converters used in smart microgrids. A communication network is used to connect the power converters to a remote central of supervision that adjusts the ancillary services each converter should perform. Analysis, tests and discussions performed in this thesis consider a scenario commonly observed in low voltage energy networks, where the grid is weak and, in general, non-sinusoidal. The strategies and techniques proposed were validated through experimental results obtained by the implementation of multifunctional power converters prototypes Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica FAPESP 2011/15884-6

Os sistemas de geração de energia renovável são uma alternativa direta para complementar a rede de energia do futuro. Fisicamente, os componentes de uma microrrede têm natureza distribuída e funcionam individualmente para alimentar microrredes centralizadas, que tratam da interação com a rede elétrica principal e os consumidores. Como os componentes de uma microrrede são entidades não cooperativas, a engenharia enfrenta limitações para planejar o consumo de recursos, o cumprimento de contratos, estratificar tempo, custo, impacto ambiental, qualidade de energia, etc. Nesta dissertação, uma microrrede é explorada em relação ao seu comportamento orientado a eventos, visando o processamento desses eventos com foco no planejamento de recursos de geração. A ideia é que os componentes da microrrede reconheçam seu contexto, se comuniquem e cooperem entre si em prol de objetivos comuns. Inicialmente, microrredes e geradores são projetados como agentes ciberfísicos que se autocontrolam e se comunicam entre si e com a rede elétrica principal. Em seguida, propõe-se um modelo de simulação em redes de Petri que estima políticas de personalização para serem aplicadas sobre a microrrede, por meio de um nível de controle baseado em eventos discretos. Os resultados sugerem a possibilidade de economizar esforço e recursos de geração de energia substituindo-se a reatividade da decisão de controle por uma decisão mais equilibrada, que reconhece e pondera aspectos de toda a cadeia de energia. Uma planta fotovoltaica real é modelada por nossa abordagem com precisão de 86%. Renewable power generation systems stand as astraightforward alternative to complement the energy grid of the future. Physically, generation components have distributed nature and they work individually to supply centralised microgrids, which interface them with the main power grid and consumers. As microgrid components are non-cooperative entities, engineers are limited to plan resources consumption, fulfil unit commitments, stratify time, cost, environmental impact, quality of energy, etc. In this paper, we exploit the event-driven behaviour of microgrids to provide ways for them to recognise, communicate, and cooperate with each other towards common goals. We first design microgrids and generators as self-controlled cyber-physical agents that communicate with each other and with the main power grid. Then, we develop a Petri net simulation model that estimates customisation policies to be applied backover the microgrid via event-based control. Results show that in some cases it is possible to save effort (and resources) of power generation by replacing reactiveness for a more balanced, context-aware, energy chain. A real photovoltaic plant is modelled by our approach with 86% accuracy.

Orientador: Ernesto Ruppert Filho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Este trabalho é uma contribuição ao estudo de conversores eletrônicos para sistemas fotovoltaicos de geração distribuída de energia elétrica. O objetivo principal é apresentar o desenvolvimento e os resultados de um conversor eletrônico trifásico para a conexão de um conjunto de painéis solares fotovoltaicos à rede elétrica de baixa tensão. São apresentados resultados experimentais e estudos teóricos sobre a modelagem e a simulação de dispositivos fotovoltaicos, a regulação da tensão fotovoltaica, o rastreamento da máxima potência e a modelagem e o controle de um conversor eletrônico de dois estágios Abstract: This work is a contribution to the study of power converters for photovoltaic distributed generation systems. The main objective is to present the development and results of a threephase power converter for a grid-connected photovoltaic plant. The work presents experimental results and theoretical studies on the modeling and simulation of photovoltaic devices, regulation of the photovoltaic voltage, maximum power point tracking, and the modeling and control of a two-stage grid-connected power converter Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica

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

Submitted by Pedro Luís Maturano Cipolla (pedro.cipolla@unesp.br) on 2021-07-04T17:55:13Z No. of bitstreams: 1 cipolla_p_me_sjbv.pdf: 3130791 bytes, checksum: a24434e4117e30a01d25fe8d69e63eb8 (MD5) Rejected by JOÃO PEDRO ALVES CARDOSO (joao.cardoso@sjbv.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: - todas as palavras-chave a constarem na ficha catalográfica devem ser extraídas da ferramenta Tesauro Unesp (https://www.biblioteca.unesp.br/tesauro/vocab/index.php), conforme tutorial disponível em: https://www.biblioteca.unesp.br/ficha/tutorial_tesauro.pdf - o número de páginas a constar na ficha catalográfica é: 99 p. Agradecemos a compreensão. on 2021-07-04T23:27:47Z (GMT) Submitted by Pedro Luís Maturano Cipolla (pedro.cipolla@unesp.br) on 2021-07-05T21:26:41Z No. of bitstreams: 1 cipolla_plm_me_sjbv.pdf: 2856606 bytes, checksum: bd05a4d6a750e7ff564f94fd8e0797be (MD5) Rejected by JOÃO PEDRO ALVES CARDOSO (joao.cardoso@sjbv.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: - A palavra-chave "Fontes renováveis de energia" deve constar na ficha catalográfica da forma que é trazida pelo Tesauro Unesp, ou seja, deve ser colocada como: Energia Fontes alternativas - O número de páginas a constar na ficha-catalográfica é: 99 p. (uma vez que não são contadas nem capa nem verso da folha de rosto) Agradecemos a compreensão. on 2021-07-05T21:49:58Z (GMT) Submitted by Pedro Luís Maturano Cipolla (pedro.cipolla@unesp.br) on 2021-07-05T22:58:38Z No. of bitstreams: 1 cipolla_plm_me_sjbv.pdf: 3090504 bytes, checksum: 17ac9851674b17b2f7da4d38c7e5e776 (MD5) Approved for entry into archive by JOÃO PEDRO ALVES CARDOSO (joao.cardoso@sjbv.unesp.br) on 2021-07-06T11:12:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cipolla_plm_me_sjbv.pdf: 3090504 bytes, checksum: 17ac9851674b17b2f7da4d38c7e5e776 (MD5) Made available in DSpace on 2021-07-06T11:12:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cipolla_plm_me_sjbv.pdf: 3090504 bytes, checksum: 17ac9851674b17b2f7da4d38c7e5e776 (MD5) Previous issue date: 2021-05-13 Devido à crescente necessidade da utilização da energia elétrica como elemento ativo para a melhoria da qualidade de vida das pessoas, novas tecnologias têm sido empregadas nos sistemas elétricos buscando, por um lado, melhorar a qualidade da energia produzida e distribuída por empresas do setor elétrico e, por outro lado, o desenvolvimento econômico e social das pessoas atendidas nos grandes e pequenos centros de consumo. Para tanto, neste trabalho propõe-se um novo indicador, denominado de Índice de Viabilidade de Microrredes (IVM) para determinar a atratividade na instalação de uma Microrrede elétrica em uma determinada região geográfica com potencial para o desenvolvimento econômico e social nas comunidades. O IVM visa auxiliar as empresas elétricas do setor e as instituições governamentais no planejamento e implantação de projetos de Microrredes elétricas. Sendo assim, o IVM utiliza uma metodologia que permite avaliar a viabilidade para a implantação de Microrredes elétricas em rede de distribuição de energia elétrica por meio do tratamento agregado de indicadores técnicos, econômicos e sociais. Como resultado deste trabalho foram obtidos os maiores valores de IVM para setores com regiões de maior carência por investimentos sociais, além de verificar índices técnicos e econômicos envolvidos para o sistema elétrico nestas mesmas áreas. Conclui-se que há maneiras de implantar os sistemas de Microrredes elétricas em áreas de uma rede elétrica principal, com maior efetividade dos recursos aplicados. Due to the growing need to use electricity as an active element to improve people's quality of life, new technologies have been used in electrical systems seeking, on the one hand, to improve the quality of energy produced and distributed by electric utilities and, on the other hand, the economic and social development of people located in large and small consumption centers. This research proposes a new indicator, here called Microgrid Feasibility Index (MFI) to determine the attractiveness of microgrid installations on geographic regions with potential to cause economic and social development in local communities. The MFI aims to help electric utilities and government institutions during the planning and implementation of microgrid projects. MFI uses a methodology that allows to evaluate feasibility of implementing microgrids in distribution networks through the aggregate treatment of technical, economic, and social indicators. As a result of this research, the highest values of MFI are obtained for geographic sectors with greater need for social investments. It is concluded that there are ways to implement microgrids systems in distribution networks taking into account social aspects along with technical and economic aspects.

Orientador: Marcelo Gradella Villalva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A conexão de inversores para sistemas fotovoltaicos de geração distribuída à rede de distribuição cria situações de risco às cargas que estão conectadas ao ponto de acoplamento comum (PAC) e aos funcionários da concessionária que fazem a manutenção da rede elétrica. Uma situação de risco que deve ser evitada consiste no fornecimento de energia elétrica, por um ou mais inversores, à rede de distribuição após a desconexão da rede elétrica principal. O isolamento de sistemas de geração distribuída que continuam com a alimentação da potência requerida pela carga no PAC é conhecido na literatura como ilhamento. O ilhamento não intencional pode ser evitado utilizando técnicas de detecção de ilhamento. Neste trabalho, são apresentados um estudo detalhado das principais técnicas de anti-ilhamento encontradas na literatura e os principais inversores para sistemas fotovoltaicos. Para validar o funcionamento de estratégias de detecção de ilhamento em uma rede de distribuição de energia elétrica, dois inversores monofásicos de dois estágios conectados à rede elétrica foram simulados e construídos e os métodos de anti-ilhamento Active frequency drift e Active frequency drift with positive feedback foram implementados e testados. Três casos de estudos são analisados. O primeiro leva em conta o ilhamento de apenas um inversor. O segundo caso quando se inclui outro inversor ao PAC. Por fim, é inserido comunicação serial entre os dois inversores para melhorar a resposta da detecção de ilhamento. Os resultados de simulação e suas comprovações experimentais são apresentadas ao final Abstract: The connection of inverters for distributed generation photovoltaic systems to the distribution network creates situations of risk to the loads that are connected to the point of common coupling (PCC) and personals who maintain the power grid. A risk that should be avoided is the supply of electricity, by one or more inverters, to the distribution network after disconnecting the main power grid. The isolation of distributed generation systems that continue to supply the power required by the load at the PCC is known in the literature as islanding. The unintentional islanding can be avoided by using islanding detection techniques. In this work, we present a detailed study of the main anti-islanding techniques found in the literature and the main inverters for photovoltaic systems. To validate the operation of islanding detection strategies in an electrical power distribution network, two single phase two-stage photovoltaic systems connected to the grid were simulated and built and the anti-islanding methods Active frequency drift and Active frequency drift with positive feedback have been implemented and tested. Three case studies are analyzed. The first takes into account the islanding of only one inverter. The second case when it includes another inverter to the PAC. Finally, serial communication is incorporated between the two inverters to improve islanding detection response. The simulation results and their experimental verifications are presented at the end Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CNPQ 831346/1988-4

Orientadores: Celso Cavellucci, Fábio Luiz Usberti Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica Resumo: A energia elétrica que é produzida e entregue aos consumidores ocorre por meio de um sistema composto por usinas de geração, redes de transmissão e distribuição. Com relação a distribuição, uma das preocupações das companhias de energia tem sido a redução do tempo para reenergizar a rede decorrente das interrupções em virtude de uma falha no sistema. Neste sentido, a instalação de chaves seccionadoras normalmente fechadas (NF) é importante, haja vista, que a violação dos limites estabelecidos podem resultar em multas para a distribuidora. Esta pesquisa apresenta inicialmente o modelo de fluxo de energia para o Problema de Alocação de Chaves (PAC). Utilizando o PAC como base, apresenta-se as definições necessárias para transformar o PAC em um novo modelo PAC por Fluxo de Tempo de Interrupção (FTI) em sistemas radiais de distribuição de energia elétrica. Experimentos computacionais foram realizados utilizando o PAC por FTI com cinco redes da literatura e com cinco redes reais. Apresenta-se também o modelo matemático para o Problema de Planejamento em Instalação de Chaves (PIC), supondo que uma concessionária deseja realocar 50 chaves existentes na rede em um horizonte de cinco anos, sendo que apenas uma fração das chaves podem ser realocadas por ano de planejamento. Com o uso destes modelos, é possível definir os locais ótimos para instalação de chaves na rede, sendo aplicados em cenários realistas, representando uma ferramenta na tomada de decisão, ambos com o objetivo de melhorar a confiabilidade do sistema Abstract: The electrical power that is produced and delivered to customers by means of generating plants, transmission and distribution networks systems. Regarding distribution, one of the concerns the energy companies have is reducing the time to re-energize the network resulting from interruptions due to a system failure. In this sense, the installation switchgear Normally Closed (NC) is important, given that the violation of established limits can result in fines for the distributor. This research presents initially the energy flow model for the Key Assignment Problem (PAC). Using the PAC as a basis, report the required settings needed to turn this in a new PAC model, Interruption Time Flow (FTI) for radial systems of electricity distribution. Computational experiments were performed using the PAC model for FTI with five networks from literature and with five real networks. We report also the mathematical model for the Planning Problems in Key Setup (PIC), assuming that a dealership want to relocate 50 existing switches in the network in a five years period, with only a fraction of the keys may be relocated ina a year of planning. With these models, it can set the optimum locations for installing switches in the network. It is applied in realistic settings, representing a tool in decision making, both with the objective of improving the system reliability Mestrado Matemática Aplicada e Computacional Mestra em Matemática Aplicada e Computacional

Orientador: Walmir de Freitas Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Os impactos causados pela instalação de geradores trifásicos de médio porte (? 1 MVA) diretamente em redes primárias de distribuição de energia elétrica (com tensão ? 10 kV) têm sido intensivamente investigados nos últimos 10 anos. Por conseguinte, atualmente, práticas de análise, operação e proteção são relativamente bem definidas e aceitas. No período de amadurecimento dessa mudança de paradigma em relação à geração de energia elétrica, de forma geral os engenheiros das concessionárias analisam uma solicitação de um novo acessante por vez, emitindo um relatório sobre as necessidades ou não de alteração do projeto. Contudo, com a publicação da Resolução Normativa #482 e outras ações, verifica-se o interesse do governo brasileiro em incentivar a conexão de geração distribuída baseada em fontes renováveis (sobretudo geradores fotovoltaicos) em redes secundárias de forma intensa e extensa. Isso produz um cenário diferente do previamente investigado na maioria dos projetos de pesquisa realizados nos últimos 10 anos, criando a necessidade de novos estudos e metodologias de análise. Neste contexto, esta dissertação de mestrado apresenta uma metodologia de análise probabilística que utiliza simulações Monte Carlo para identificar o impacto agregado de múltiplos geradores fotovoltaicos. São apresentadas técnicas para modelar todas as incertezas do problema, as quais estão relacionadas principalmente com a potência produzida pelos geradores e consumida pelas cargas em cada instante do dia. São desenvolvidas também duas aplicações práticas do método de análise proposto. A primeira aplicação consiste no desenvolvimento de índices técnicos capazes de estimar de forma simples e rápida (sem realizar nenhuma simulação) a potência máxima que pode ser injetada em redes secundárias sem a ocorrência de violações técnicas. A segunda aplicação consiste em uma técnica para estimar o impacto futuro da geração fotovoltaica em determinado alimentador da concessionária, de forma a auxiliar os engenheiros no planejamento da expansão das redes de distribuição. O método de análise e as aplicações apresentadas neste trabalho podem auxiliar na redução do número de barreiras existentes para a conexão de geradores distribuídos fotovoltaicos Abstract: Impacts caused by the connection of three-phase, medium size generators (? 1 MVA) directly to primary distribution networks (with voltage ? 10 kV) have been intensively investigated over the last 10 years. As a consequence, analysis, operation and protection practices are relatively well defined and accepted. During the maturation of this paradigm change on the electric energy generation, in general, utility engineers used to evaluate new connection requests individually, providing a report with possible requirements for project modifications. However, with the publication of Normative Resolution #482 and other actions, one may notice the interest of Brazilian government on encouraging the connection of renewable-based distributed generation (mainly photovoltaic generation) to secondary distribution networks. Such fact leads to a new scenario, different from the one investigated over the last 10 years, creating the need for new studies and analysis methodologies. In such context, this M.Sc. dissertation presents a probabilistic analysis methodology that adopts Monte Carlo simulations to identify the aggregated impact of multiple photovoltaic generators. Modelling techniques are presented for all problem uncertainties, which are mainly related to the power produced by generators and consumed by loads at each instant of the day. Two practical applications of the proposed method are also developed. The first application consists in developing technical indices that provide a simple and quick estimate (without performing any simulation) of the maximum power that may be injected into secondary networks without the occurrence of technical violations. The second application consists in a technique to estimate the future impact of photovoltaic generation on a utility feeder, in order to support engineers on the expansion planning of distribution networks. The analysis methodology and applications presented in this work can help to overcome the barriers for the interconnection of photovoltaic distributed generators Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Madson Cortes de Almeida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A continuidade de serviço das redes de distribuição de energia elétrica é essencial aos consumidores. Porém, uma falta pode provocar a interrupção no fornecimento de energia, fazendo com que a distribuidora deixe de fornecê-la enquanto a falta não for reparada. Os indicadores de falta são dispositivos que auxiliam na localização das faltas e, assim, ajudam a reduzir o tempo das interrupções. Nos últimos anos tem havido aumento da instalação de geração distribuída nas re-des de distribuição. Consequentemente, as correntes das faltas que eram exclusivamente a contribuição da subestação agora também podem ser as contribuições dos geradores distribuí-dos. Desse modo, a aplicação de indicadores de falta em redes de distribuição deve ser revis-ta, já que os indicadores não são capazes de identificar a direção das correntes das faltas. Este trabalho apresenta estudos sobre a alocação otimizada de indicadores de falta em redes de distribuição contendo geradores distribuídos. Inicialmente, é proposta uma meto-dologia para a alocação dos indicadores de falta em redes sem a presença de geradores distri-buídos. Essa metodologia, baseada em Algoritmos Genéticos, visa a minimização do desloca-mento das equipes de manutenção durante a localização das faltas. Em seguida, são verifica-dos os impactos da instalação de geração distribuída no funcionamento dos indicadores de falta convencionais e é proposto um mecanismo para a concepção de um indicador de falta direcional. Por fim, é apresentada uma metodologia, baseada no Algoritmo Genético NSGA-II, para a alocação otimizada de indicadores de falta convencionais e direcionais em redes de distribuição contendo geradores distribuídos Abstract: The continuity of service in electrical distribution networks is essential to consum-ers. However, a fault may cause the interruption of these networks and utilities cannot supply electrical energy while the fault is not repaired. Fault indicator are devices that help the faults localization and therefore they contribute to reduce the interruption time. In recent years the installation of distributed generation in distribution networks has increased. Consequently, fault current flows that were typically the contribution of substation may now be the contribution of distributed generators. Thus the application of fault indicators in distribution networks should be reviewed, since conventional fault indicators are not able to identify the direction of fault currents. This dissertation presents studies on the optimal allocation of fault indicators in dis-tribution networks considering distributed generators. Initially, it is proposed a methodology for the fault indicators allocation in networks without the presence of distributed generators. This methodology, based on Genetic Algorithms, aims to minimize the paths run by maintenance crews during faults localization. Then it is verified the impacts of distributed generation on con-ventional fault indicators operation and it is proposed a mechanism for the development of a directional fault indicator. Finally, a method based on Genetic Algorithm NSGA-II is presented for the optimal allocation of conventional and directional fault indicators in distribution net-works with distributed generators Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

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

Orientador: Marcelo Gradella Villalva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A melhor forma de associar geração distribuída, sistemas de armazenamento e cargas é utilizando o subsistema chamado Microrrede. Este trabalho estuda e desenvolve estratégias de controle para conversores de potência conectados a uma microrrede em corrente alternada de baixa tensão, que opera isolada da rede elétrica. É desenvolvido o projeto, modelagem e controle dos três tipos básicos de conversores: conversor-formador, conversor-suporte e conversor-alimentador, sendo os dois primeiros alimentados por baterias e o último alimentado por uma fonte primária de energia genérica, exemplificado como painéis fotovoltaicos. É modelada uma microrrede com diferentes valores de impedâncias de linha entre os conversores e a carga, e deseja-se que a microrrede satisfaça três principais condições. Primeiro, que os conversores compartilhem potência ativa e reativa proporcionalmente às suas potências nominais. Segundo, prioriza-se a extração de potência do conversor alimentado por fonte renovável de energia. E, além disso, é necessário que os fluxos de potências internos da microrrede sejam balanceados e, quando há excesso de geração e as baterias já estão carregadas, deve-se reduzir a quantidade de potência gerada, a fim de evitar danos às baterias e garantir suas vidas úteis. Para isso, adota-se a estratégia de controle droop, que realiza o controle da potência ativa relacionado à frequência e da potência reativa à tensão, dispensando, assim, meios físicos de comunicação. São realizadas simulações de várias situações da microrrede para verificar a atuação dos controles desenvolvidos Abstract: The best way to associate distributed generation, storage systems, and loads is by using the subsystem called Microgrid. This work studies and develops control strategies for power converters connected to a microgrid in low voltage alternating current, which operates isolated from the power grid. The design, modeling and control of the three basic types of converters are developed: grid-forming, grid-supporting and grid-providing converters; the first two are fed by batteries and the last one is fed by a primary source of generic energy, exemplified as photovoltaic panels . A microgrid is modeled with different line impedance values between the converters and the load, and it is desired that the microgrid satisfies three main conditions. First, the converters share active and reactive power in proportion to their nominal power. Second, priority is given to the extraction of power from the converter fed by renewable energy source. In addition, it is necessary that the internal power flows of the microgrid are balanced, also, when there is excess of generation and the batteries are already charged, the amount of generated power must be reduced in order to avoid damages to the batteries and to guarantee the life cycle. For this, one adopts the droop control strategy, which performs the control of the active power related to the frequency, and of the reactive power to the voltage, and thus, physical means of communication are dispensed. Simulations of several microgrid situations are executed to verify the performance of the developed controls Mestrado Engenharia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES 1443644

Orientador: Madson Cortes de Almeida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Neste trabalho é proposta uma abordagem probabilística para estimar a capacidade máxima de penetração de painéis fotovoltaicos em redes de distribuição. Este estudo é feito avaliando-se um sistema de distribuição brasileiro. De acordo com os resultados obtidos, a regulação de tensão é a principal limitante. Portanto, com o objetivo de aumentar a capacidade máxima de penetração em redes de distribuição, foram avaliadas as técnicas de absorção de potência reativa por parte dos painéis fotovoltaicos e o uso de transformadores com tecnologia OLTC (On Load Tap Change) Abstract: A time-series based probabilistic methodology is used to estimate the maximum photovoltaic penetration capacity of low voltage distribution networks. The proposed method is applied to assess a real Brazilian distribution system. According to the obtained results, voltage regulation limits the photovoltaic hosting capacity. Therefore, aiming to increase this capacity, the use of photovoltaic VAr absorption and OLTC transformers was technically evaluated Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Este trabalho apresenta uma análise dos efeitos técnicos e econômicos da inserção dos recursos energéticos distribuídos nas redes de energia elétrica considerando a influência de consumidores ativos. Para tanto, um sistema de distribuição de energia em baixa tensão com geradores fotovoltaicos, sistemas de armazenamento de energia e um programa de resposta à demanda disponível é utilizado como modelo. Na avaliação técnica, são realizadas simulações de fluxo de potência para a verificação da variação da tensão em regime permanente, das mudanças no nível de desequilíbrio de tensão e das alterações nas perdas elétricas da rede. A influência do clima, do comprimento da rede, do fator de potência das cargas e da potência dos geradores é ainda verificada. Na avaliação econômica, são analisados como diferentes modelos tarifários impactam no cálculo da conta de energia dos consumidores e, consequentemente, no faturamento das distribuidoras. A Tarifa Convencional, a Tarifa Branca e a Tarifa Feed-In são consideradas na composição dos cenários. Além disso, é realizada uma análise técnica e econômica em conjunto, considerando os atributos que otimizam o custo de energia para cada consumidor Abstract: This work presents an analysis of the technical and economic impacts of the inclusion of distributed energy resources in electricity networks considering the influence of active consumers. For this, a low voltage power distribution system with photovoltaic generators, power storage systems and a demand response program is used as a model. In the technical evaluation, power flow simulations are performed to verify the variation of the steady state voltage, changes in the level of voltage unbalance and alterations in electrical network losses. The influence of the weather, the length of the network, the power factor of the loads and the power of the generators is also verified. In the economic evaluation, it is analyzed how the different tariff models impact the calculation of the energy bills for the consumers and hence the revenue of the distribution utilities. The Conventional Tariff, the Time of Use Tariff and the Feed-In Tariff are considered in the composition of scenarios. In addition, a combined technical and economic analysis is performed considering the attributes that optimize the energy cost for each consumer Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) Os sistemas SCADA aplicados à geração de energia passaram por várias atualizações ao longo dos anos. Especialmente no setor relacionado a redes de comunicação, o que motiva pesquisadores a elevar sua atenção a recursos capazes de prover segurança a esses sistemas. Sendo assim, este trabalho busca a ampliação da segurança de um sistema Smart Grid SCADA aplicando um gateway para comunicação segura baseada no protocolo TLS sobre a estrutura. O gateway proposto será capaz de fornecer a proteção adicional a um sistema Smart Grid SCADA composto pelo protocolo DNP3, visto que a maioria dos sistemas de supervisão utilizados nos dias atuais não possuem suporte a comunicação segura. Com essa configuração, o gateway está na rede da concessionária de energia. Assim, tanto o sistema SCADA da concessionária, quanto os gerenciadores de energia controlados por ela conectam-se ao gateway. Essa abordagem reduz a possibilidade de ataques e facilita a conexão de gerenciadores nas redes de usuários, que não possuem um IP externo de fácil acesso. Finalmente, nessa proposta a comunicação sem segurança restrita a uma conexão local, podendo ser protegida de outras formas. Testes de segurança são implementados por meio de um plug-in desenvolvido para o software Ettercap. Os resultados experimentais comprovam a eficiência do sistema proposto em impedir ataques do tipo Man-In-The-Middle. SCADA systems applied to power generation have undergone several updates over the years. Mainly in sectors related to communication networks, which motivates researchers to raise their attention to resources that can provide security to these systems. Therefore, this work seeks to increase the security of a SCADA Smart Grid system by applying a secure communication gateway based on the TLS protocol. The proposed gateway can provide additional protection to a SCADA Smart Grid system composed of the DNP3 protocol since most of the supervisory systems used today do not support data security coming from communication networks. With this configuration, the gateway is on the utility distribution company network. Thus, the utility's SCADA system and the energy managers controlled by it connect to the gateway. This approach reduces the possibility of attacks and provides a simple connection of managers on user networks, which do not have an accessible external IP. Finally, in this proposal, unsecured communication is restricted to a local connection and protected in other ways. The security tests were implemented by a plug-in developed for the Ettercap software. The experimental results prove the eficiency of the proposed system in preventing Man-In-The-Middle attacks.

Pesquisa sem auxílio de agências de fomento O conceito de capacidade de hospedagem (CH) está se tornando mais difundido, já que é uma abordagem abrangente que permite entender os impactos da geração distribuída nas redes. Vários métodos de cálculo da CH foram desenvolvidos nos últimos anos e são classificados basicamente em determinísticos, estocásticos e séries temporais, cada qual com os seus respectivos prós e contras. Dentro desse contexto, neste trabalho é proposta uma metodologia híbrida que combina os métodos determinísticos e de séries temporais, no cálculo da CH de um alimentador real, situado em Poços de Caldas, MG, da concessionária DMED. O referido alimentador foi modelado e analisado levando-se em consideração variações de cargas e de potência injetada por fontes de geração distribuída nas diferentes barras que compõem o sistema. Por fim, os resultados alcançados demonstram a eficácia da metodologia proposta e coerência com os métodos tradicionais. The concept of hosting capacity (HC) is becoming more widespread, as it is an approach of ample scope and brings with it an understanding into the impacts of distributed generation on grids. Various methods for calculating HC have been developed over recent years and are classified as deterministic, stochastic and time series, each with its respective pros and cons. Within this context, the author of the present thesis proposes a hybrid methodology that combines the deterministic and time series methods into the HC calculation of a real feeder, located in Poços de Caldas, MG, from the energy utility DMED. The feeder referred to herein was modelled and analyzed, while taking into consideration variations in loads and power injected by distributed generation (DG) sources on different buses that make up the system. Finally, the results obtained demonstrate the efficiency of the proposed method. Tese (Doutorado)

Orientador: Arnaldo Cesar da Silva Walter, Isaias de Carvalho Macedo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O objetivo deste trabalho é trazer subsídios para o planejamento da integração de sistemas de cogeração, com geração de excedentes de energia elétrica, aos sistemas de suprimento de energia, exemplificando com um estudo de caso na área de concessão da CPFL, no estado de São Paulo. Após analisar a evolução da cogeração no âmbito da CPFL desde 1980 e as tendências mais recentes, e revistos alguns estudos sobre o planejamento da integração de sistemas de cogeração, foram estimados os potenciais "práticos" para 2015, considerado os aumentos de produção no setor de cana de açúcar. Na avaliação desses potenciais foram consideradas restrições de tecnologia, de oferta de matéria prima, e restrições comerciais. A distribuição espacial das unidades industriais do setor foi considerada, e foram incluídas as unidades em fase de instalação. A legislação atual (em rápida mudança) sobre o acesso de cogeradores ao Sistema de Distribuição e Transmissão das Concessionárias foi revista, e um estudo de caso completo baseado em uma solicitação de conexão é apresentado como exemplo. Tendo como exemplo as regiões Noroeste e Nordeste do estado de São Paulo, os mapas de oferta potencial foram sobrepostos aos mapas de demanda regional futura estimada, além de terem sido consideradas as restrições existentes dos sistemas de distribuição e de transmissão. Os resultados desta dissertação são subsídios para o planejamento da expansão da cogeração nos próximos anos. Ao fim, são apresentadas sugestões para futuros estudos no tema Abstract: The objective was to collect and process information to help in the planning of integration of co-generated surplus electricity from distributed systems with the SIN, with focus in the state of São Paulo, exemplifying with the area of concession of CPFL. After analyzing co-generated energy utilization by CPFL since 1980 and the recent trends, and having considered the last studies on the integration, "practical" potentials were estimated (2015 horizon) for the sector of sugar cane processing. The estimates considered the expected growth for each sector in the period, and restrictions due to technology availability, as well as economic and commercial constraints. The sugar cane sector presents the largest potential than the others, and its space distribution was established including the units in the implementation phase. The legislation and regulations for connection with the distribution systems (changing very rapidly in the last years) are summarized, and a complete Case Study was prepared (analysis of a specific connection required by a potential supplier) as an example, to indicate the main parameters for decision. The information for the expansion planning for the next years is provided (with the sugar cane potential suppliers) adding the mapping of the potential supply from each unit to the maps with estimates of the regional future demand and local projected restrictions (distribution and transmission). Suggestions are presented for advancing the present studies Mestrado Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Administração Bibliografia: f. 206-212 Este estudo trata da prática do prossumo de energia fotovoltaica (FV) resultante da Geração Distribuída (GD), de como ela é incorporada pelos indivíduos, e dos seus impactos nas demais práticas dos consumidores de energia que se tornam também produtores, portanto, prossumidores. O desenvolvimento de energia limpa e acessível para todos é um importante desafio para o futuro, no qual a geração de energia a partir de células FV instaladas nas residências dos prossumidores cumprirá um importante papel no processo de descarbonização, descentralização e digitalização da matriz energética global. O trabalho visa contribuir para os estudos de transição energética a partir de uma perspectiva humanista, que se fundamentada no conceito das práticas sociais envolvidas no consumo. Foi utilizada a ?Teoria da Prática? (TP), uma abordagem promissora para estudos do comportamento do consumidor, a qual muda o foco do indivíduo e coloca as práticas sociais como tópicos centrais para conceitualizações e indagações de pesquisa. Adicionalmente, a TP foi complementada com elementos da ?Teoria das Transições Sociotécnicas? (TTS), visando conferir ao estudo um maior equilíbrio entre o dualismo agência estrutura, além de possibilitar mais alternativas para interpretação dos achados que emergiram do campo. O método das entrevistas em profundidade foi escolhido para endereçar os objetivos da pesquisa. Foram realizadas 24 entrevistas, sendo 7 com profissionais instaladores de equipamentos FV; 7 com quase-prossumidores; e 10 com prossumidores. Foi proposto um esquema de componentes das práticas, utilizado para apoiar a análise e descrição do material coletado, o qual foi estruturado a partir de agrupamentos temáticos para descrever, tanto a incorporação da prática do prossumo, quanto as mudanças ocasionadas por ela nas demais práticas. O processo de adoção da prática do prossumo é uma trajetória que depende do engajamento em significados, entendimentos, procedimentos, que ocorre antes da incorporação dos materiais. A conexão entre os esses elementos forma a estrutura da prática do prossumo, que por sua vez, se integra com as demais práticas e reconfigura o sistema sociotécnico do qual ela passa a fazer parte. No caso, a prática do prossumo de energia FV se insere nos complexos das práticas domésticas e das práticas sustentáveis. O estudo demonstra como a articulação entre as TP e TTS é bastante conveniente para o desenvolvimento de estudos relacionados a investigação da interdependência entre infraestruturas e práticas cotidianas; de como práticas relacionadas ao uso de artefatos tecnológicos se alteram ao longo do tempo; e de como as interações entre consumidores e tecnologias emergentes se normalizam levando ao desenvolvimento de novas práticas. A complementariedade das duas abordagens faz ainda com que a associação entre elas seja um caminho teórico oportuno para o estudo de práticas que são desempenhadas pelos indivíduos na sua vida privada, mas que são também bastante afetadas por aspectos regulatórios e de mercado, como é o caso do prossumo de energia FV. Palavras-Chave: Teoria da prática. Transição sociotécnica. Prossumidor de energia. Energia fotovoltaica. Geração Distribuída. This study deals with the practice of photovoltaic energy (PV) prosumption resulting from Distributed Generation (DG), how it is incorporated by individuals, and its impacts on other practices of energy consumers who also become producers, otherwise, prosumers. The development of clean and accessible energy for everybody is an important challenge for the future, in which the generation of energy from PV cells installed in the homes of consumers will play an important role in the process of decarbonization, decentralization and digitalization of the global energy matrix. This work aims to contribute to studies of energy transition from a humanistic perspective, which is based on the concept of social practices involved in consumption. This study uses 'Practice Theory' (PT), a recent and promising approach to studies of consumer behavior, which changes the focus of the individual and places social practices as central topics for conceptualizations and research questions. Moreover, the PT was complemented with elements from the 'Sociotechnical Transitions Theory' (STT), aiming a better balance between agency-structure dualism, in addition to providing more alternatives for interpreting the findings that emerged from the field. The in-depth interview method was selected to address the research objectives. 24 interviews were conducted, 7 with professional installers of PV equipment; 7 with quasi-prosumers; and 10 with prosumers. A scheme of components of the practices was proposed, used to support the analysis and description of the collected material, which was structured from thematic groups to describe both the incorporation of the practice of the topic, as well as the changes caused by it in other practices. The process of adopting the practice of prosumption is a trajectory that depends on the engagement in meanings, understandings, procedures, which occurs before the incorporation of materials. The connection between these elements forms the structure of the practice of continuum, which in turn, integrates with the other practices and reconfigures the socio-technical system of which it becomes part. In this case, the practice of PV energy consumption is part of the complex of domestic practices and sustainable practices. The study demonstrates how the articulation between PT and STT is very convenient for the development of studies related to the investigation of the interdependence between infrastructures and daily practices; how practices related to the use of technological artifacts change over time; and how interactions between consumers and emerging technologies are normalized, and lead to the development of new practices. The complementarity of the two approaches also makes the association between them an opportune theoretical path for the study of practices that are performed by individuals in their private lives, but that are also quite affected by regulatory and market aspects, just like PV energy consumption. Keywords: Practice Theory. Sociotechnical transition. Energy prosumer. Photovoltaics. Distributed Generation.

Orientador: Madson Cortes de Almeida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Nesta dissertação de Mestrado, apresenta-se um estudo detalhado sobre o desempenho dinâmico de sistemas de excitação para geradores síncronos em plantas de geração distribuída. Fora concebida uma planta e esta conectada a uma rede de distribuição com características de geração descentralizada ou distribuída. São utilizados aqui os modelos matemáticos da Norma IEEE 421.5 - IEEE DC1A, AC1A, ST1A e ST2A - e diversos estudos de estabilidade são realizados no intuito de se acompanhar o desempenho destes sistemas de excitação frente a alguns fatores como: Potência Crítica, Tempo Crítico de eliminação de Falta, níveis de curto-circuito no ponto de conexão entre as redes de distribuição e subtransmissão, relação X/R da rede e, por fim, a verificação de perfil de tensão em tomadas de carga dinâmica leve e pesada foi considerada, nas situações de operação em paralelo com a rede e operação isolada. Dados atualizados sobre os custos das diversas configurações são apresentados e em conjunto com os resultados dos estudos realizados, propõe-se qual (is) configuração (ões) pode(m) ser a(s) mais adequada(s) para plantas com esta característica de geração descentralizada Abstract: In this dissertation, a detailed dynamic performance study on excitation systems for synchronous generators in plants of Embedded Generation is presented. It's been conceived a plant and this interconnected to a distribution grid with embedded or distributed generation characteristics. IEEE 421.5 Std. mathematical models are used here: IEEE DC1A, AC1A, ST1A and ST2A compound - and diverse stability studies are carried through with intention of following these systems performance front to some factors as: critical power, critical fault-clearing time, short-circuit levels at distribution net and transmission net interconnection, grid X/R relation. Finally terminal voltage profile during load disturbances is taken in consideration for parallel with grid and island mode. Up-to-date cost data are presented and added to the technical performance in order to indicate the better configuration for plants with this characteristic of decentralized generation Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Fernanda Caseño Trindade Arioli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O aumento de instalações de microgeradores solares fotovoltaicos em sistemas de distribuição de energia elétrica tem resultado em desafios técnico-econômicos associados ao controle de tensão e de compensação de potência reativa, tais como: transgressão dos limites de tensão em regime permanente, elevação das perdas técnicas percentuais, violação dos limites de fator de potência, aumento da frequência de atuação de reguladores de tensão e bancos de capacitores controlados por tensão devido à falta de coordenação e a variações de tensão causadas pela intermitência da potência gerada pelos geradores fotovoltaicos. Em outra vertente, para as redes tradicionais, sem a inserção de tecnologias emergentes como geradores distribuídos, veículos elétricos e armazenadores de energia, novos equipamentos, ou adaptações de equipamentos já existentes, foram desenvolvidos na tentativa de complementar a atuação dos equipamentos de controle de tensão e de potência reativa tradicionais, são eles o Regulador de Tensão da Baixa Tensão (RTBT), o Compensador Dinâmico de Potência Reativa (CDR) e o Static Var Generator (SVG). Considerando estes dois cenários, a presente dissertação propõe investigar o potencial de utilização destas novas tecnologias e de reatores de baixa tensão para a mitigação dos desafios técnicos enfrentados em redes com nível de penetração de microgeração solar fotovoltaica que resulte na violação dos limites operativos do sistema elétrico e de seus componentes. Com tal finalidade, esta dissertação investiga o desempenho de tais equipamentos através de uma análise comparativa, prévia e após a inserção dos mesmos, baseada nos resultados de simulações de fluxos de potência série-temporal empregando o software OpenDSS e um algoritmo de controle escrito em Python. O foco destas análises é a avaliação da contribuição de cada equipamento na regulação da magnitude de tensão em regime permanente, no fator de potência, no percentual de perdas técnicas e na redução da variabilidade da magnitude de tensão provocada pelos transitórios de tensão causados pela passagem de nuvens. Os equipamentos investigados são modelados com base nos princípios reais de funcionamento e são sugeridas modificações técnicas de forma a melhorar o desempenho de alguns destes equipamentos no contexto de inserção de microgeração solar fotovoltaica. Embora os equipamentos modernos possuam módulos de comunicação, essa tecnologia não é empregada nas simulações, os equipamentos usam medição local para tomada de decisão. Os resultados mostram que se devidamente alocados, dimensionados e ajustados, os equipamentos avaliados podem ser empregados para mitigar problemas devidos ao aumento da penetração de microgeração fotovoltaica. Quanto às variações de tensão causadas pela passagem de nuvens, apenas o SVG reduz a amplitude das variações bruscas de tensão Abstract: The increase in installations of solar photovoltaic microgenerators in electric power distribution systems has resulted in technical challenges associated with voltage and reactive power (Volt-var) control, such as: steady state voltage limits violation, percentage technical loss increase, power factor limits violation, increased frequency of actuation of voltage regulators and capacitor banks due to miscoordination and cloud transients. On the other hand, for traditional networks, without the inclusion of emerging technologies such as distributed generators, electric vehicles and energy storage, modern technologies have been developed, or adaptations of existing technologies for the use with a lower voltage magnitude, in an attempt to complement the performance of traditional voltage and reactive power control equipment, they are the low voltage regulator, dynamic reactive power compensator, and Static Var Generator (SVG). Considering these two scenarios, the present work proposes to investigate the potential use of those modern technologies and the low voltage reactors aiming to mitigate the technical challenges in networks with level of penetration of photovoltaic microgeneration that results in power system regulatory limits violation and its components. This work investigates the performance of such technologies through a comparative analysis, before and after their installation, based on the results of time-series power flow simulations employing OpenDSS software and a control algorithm written in Python. The focus of these analyses is the contribution of each equipment in the control of the steady-state voltage magnitude, in the power factor, in the percentage of technical losses, and in the reduction of the voltage magnitude variability due to voltage transients caused by cloud transients. The investigated technologies are modeled based on real operating principles. Technical modifications and the reverse power flow treatment are suggested for low voltage technologies (low voltage regulator and low voltage reactor). Although those modern technologies have communication modules, during the simulations, they use only local measurement for decision making. The results show that if properly allocated, dimensioned and adjusted, the evaluated equipment can be used to mitigate problems due to the increased penetration of photovoltaic microgeneration. For solving the problems associated with cloud transients, only the SVG is able to reduce sudden voltage variations Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES 88887.342036/2019-00

Orientadores: Walmir de Freitas Filho, Tiago Rodarte Ricciardi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A busca por melhoria na confiabilidade do suprimento aliada às questões de sustentabilidade ambiental e à necessidade de maior flexibilidade no planejamento e na operação dos sistemas de distribuição de energia elétrica tem impulsionado o ressurgimento e o desenvolvimento da operação de trechos da rede de distribuição isolados do sistema interligado principal, configuração também conhecida na literatura como microrredes. Microrredes podem operar conectadas ou ilhadas do sistema-tronco da concessionária local. Uma manobra comum na operação de microrredes consiste na sincronização ou reconexão ao sistema principal, quando ocorre a mudança do modo de operação ilhado para o modo de operação em paralelo. Essa manobra operativa deve ser feita de modo que os transitórios eletromagnéticos e eletromecânicos experimentados pelos diversos equipamentos envolvidos sejam os mais suaves possíveis, a fim de resguardar sua segurança e integridade. Tradicionalmente, tal procedimento é feito via realimentação em malha fechada, que atua no controle automático dos geradores da microrrede até que a tensão sobre o elemento de reconexão seja reduzida a ponto que os transitórios observados não sejam danosos aos equipamentos envolvidos. Tais métodos, todavia, apresentam desvantagens, quer pela necessidade de infraestrutura de comunicação entre o ponto de reconexão e os geradores, o que aumenta a complexidade particularmente em sistemas ilhados compostos por múltiplos geradores, quer pela necessidade de interrupção momentânea dos geradores da microrrede para que seja feita a reconexão ao sistema principal. Nesta dissertação é discutido um método alternativo, que consiste em propiciar a sincronização em malha aberta baseada na redução nos níveis de transitórios causada pela inclusão de uma impedância em série com o elemento de reconexão. A metodologia para determinação do valor de impedância necessário é apresentada, juntamente com os modelos empregados nas simulações nas quais se baseiam a determinação de tal impedância. Posteriormente, a metodologia proposta é aplicada em um estudo de caso. Os resultados de simulações computacionais obtidos sugerem que o método é eficaz, pois permite que o sistema ilhado seja sincronizado à rede principal no sistema teste investigado para todo o espaço de pontos de operação prática possíveis. Abstract: The need for improved reliability in electricity supply combined with environmental and sustainability concerns and the need for greater flexibility in the planning and operation of electric power distribution systems has driven the resurgence and development of the operation of portions of the distribution network isolated from the bulk interconnected power system, a configuration known in the literature as microgrid. Microgrids can operate either islanded from or connected to the distribution system of the local utility. A common maneuver in microgrid operation consists of its synchronization or reconnection back to the interconnected power system when it changes from the islanded operating mode to the grid-connected one. This transition maneuver must be carried out in such a way that the electromagnetic and electromechanical transients faced by the equipment involved are as smooth as possible, to safeguard their safety and integrity. This procedure is traditionally done via closed-loop feedback control, which acts in the automatic controls of the microgrid generators (automatic voltage regulators and speed governor) until the voltage across the reconnection switching element is reduced to the point that the resulting transients are not harmful to the equipment involved. Such approaches, however, have disadvantages, either because of the need for communication infrastructure between the point of reconnection and the generators, which increases the complexity, particularly in islanded systems composed of multiple generators, or because of the need for momentary interruption of the microgrid generators so that reconnection to the main system can be done offline. In this thesis, an alternative method is discussed, which consists of an open-loop synchronization maneuver through the inclusion of a series impedance with the reconnection element, aiming at a reduction in transient levels. The methodology for designing the required impedance value is presented, with the models used in the simulations in which the determination of such impedance is based. Then, the proposed methodology is applied in a case study. The computational simulation results obtained suggest that the open-loop synchronization method is effective, as it allows the islanded system to be successfully synchronized back to the bulk power system for all the operation points analyzed in a space covering all possible practical operation conditions. Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Fernanda Caseño Trindade Arioli, Juan Carlos Cebrian Amasifen Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Nos últimos anos, tem-se observado um considerável aumento na conexão de microgeração distribuída nas redes de distribuição de energia elétrica de baixa tensão. A principal característica deste tipo de gerador é a proximidade com os consumidores, o que traz importantes benefícios como a possibilidade de redução de perdas e a disponibilidade da energia excedente gerada para a rede elétrica. Contudo, em elevados níveis de penetração, a conexão destes geradores pode trazer desafios à gestão e operação dos sistemas de distribuição tradicionais. Neste contexto, este trabalho investiga os impactos da inserção massiva de microgeradores (µGDs) nas redes de baixa tensão com relação à qualidade de energia elétrica de consumidores residenciais, comerciais e industriais conectados em todo o alimentador. Dentre os aspectos de qualidade de energia elétrica, considera-se afundamentos de tensão e interrupções de curta e longa duração, e seus respectivos impactos sobre as paradas de processos produtivos como resultado da desconexão de µGDs quando ocorrências como faltas elétricas afetam os sistemas de distribuição. A metodologia proposta permite avaliar as perdas financeiras associadas às interrupções involuntárias dos processos produtivos contínuos nos consumidores afetados pela desconexão de µGDs. A análise conjunta entre os diferentes distúrbios que afetam a rede elétrica; a suportabilidade dos µGDs frente a afundamentos de tensão e a sensibilidade dos processos produtivos dos consumidores permite a obtenção de indicadores de desempenho para identificar o comportamento das redes de distribuição e, com isso, auxiliar as empresas concessionárias de energia durante a operação e o planejamento de seus sistemas em cenários com alta penetração de microgeração distribuída. Os resultados obtidos neste trabalho mostram a importância e aplicabilidade da metodologia adotada e, para o alimentador avaliado, a inserção de microgeração distribuída apresenta uma diminuição relevante no valor das perdas financeiras por parada de processo conforme o nível de penetração de geração distribuída aumenta Abstract: In recent years, there has been a considerable increase in the number of distributed microgeneration connections in low voltage energy distribution networks. The main characteristic of this type of generator is the proximity to the consumers, which brings important benefits such as the possibility of losses reduction and the availability of surplus energy generated to the electric grid. However, at high penetration levels, the connection of new generators can bring challenges to the management and operation of traditional distribution systems. In this context, this work investigates the impacts of the massive insertion of microgenerators (µGDs) in the low voltage networks regarding the electric power quality of connected residential, commercial and industrial consumers throughout the feeder. Among the aspects of electric power quality, voltage sags, short-tem and long-term interruptions are considered, along with their respective impacts on the productive process tripping as a result of the disconnection of µGDs when occurrences such as electrical faults affect the distribution systems. The proposed methodology allows the evaluation of financial losses associated to involuntary interruptions of continuous productive processes in the consumers affected by the disconnection of µGDs. The joint analysis between the different disturbances that affect the electric network; the tolerance of µGDs against voltage sags and the consumer's production processes sensitivity allows the achievement of performance indicators to identify the behavior of distribution networks and, therefore, to assist the utilities during the operation and planning of their systems in scenarios with high penetration of distributed microgeneration. The results obtained in this work show the importance and applicability of the adopted methodology and, for the evaluated feeder, the insertion of distributed microgeneration presents a significant decrease in the value of the financial losses by process tripping as the level of penetration of distributed generation increases Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES

Na década de 70, a crise do petróleo no Brasil despertou o interesse em pesquisar fontes de energia inesgotáveis. Dentro dessas fontes de energia, as conhecidas como limpas e abundantes tornou-se alternativa viável, diminuindo a capacidade poluidora de resíduos, pois o gás emitido por eles na decomposição que antes iria para o meio ambiente, agora se destina a produção de energia e a porção sólida utilizada como adubo orgânico(GASPAR, 2013) . Esse trabalho visa implementar um estudo de caso para estimar a viabilidade econômica do projeto, fontes híbridas, em zona rural. O projeto em questão, será analisando através de software Homer e métodos matemáticos, garantindo resultados próximos aos calculados analiticamente, em comparação às fontes de energia estudadas bem como suas viabilidades e rentabilidades através da geração distribuida isolada, podendo trazer retornos rápidos e seguros, como um retorno de 84,37% biogás e 77,76% para fotovoltaico em comparação ao investimento inicial ao longo de 25 anos. Atualmente, o Brasil sofre com escassez de chuvas e consequentemente, com problemas na matriz energética, visto que, a maior parte da eletricidade brasileira é oriunda de usina hidroelétrica. Por isso, a finalidade desse estudo é apresentar uma solução e consequentemente autossuficiência nas zonas rurais, aproveitando os biodigestores e sol em abundância para produzir energia elétrica. In the 1970s, the Brazilian oil crisis sparked interest in researching inexhaustible sources of energy. Within these sources of energy, those known as clean and abundant have become a viable alternative, reducing the pollutant capacity of waste, because the gas emitted by them in the decomposition that would previously go to the environment, is now destined for energy production and solid portion used as organic fertilizer(GASPAR, 2013). This work aims to implement a case study to estimate the economic viability of the project, hybrid sources, in rural areas. The project in question will be analyzed through software and mathematical methods, guaranteeing results close to those calculated analytically, compared to the energy sources studied as well as their feasibility and profitability through isolated distributed generation, which can bring fast and safe returns, such as a return of 84.37% biogas and 77.76% for photovoltaic compared to the initial investment over 25 years. Currently, Brazil suffers from a shortage of rainfall and consequently, with problems in the energy matrix, since the majority of Brazilian electricity comes from a hydroelectric power plant. Therefore, the purpose of this study is to present a solution and consequently self-sufficiency in rural areas, taking advantage of biodigestors and abundant sun to produce electricity. Dissertação (Mestrado)

Acompanha: Manual básico de pequenos geradores hidrelétricos para águas urbanas Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A cada dia tem crescido o número de estudos sobre novas fontes de energias, melhor aproveitamento e maior eficiência. Existe a possibilidade de transformar a energia cinética das águas urbanas em outras formas de energias, como por exemplo, a elétrica. Para construir uma barragem hidrelétrica geram-se impactos ambientais. Logo, se for possível gerar uma quantidade relevante de energia elétrica com águas urbanas, como por exemplo, águas residenciais, poderia se diminuir a necessidade de hidrelétricas e assim reduzir impactos em bacias hidrográficas. Esta pesquisa tem como um de seus objetivos estudar a transformação da energia cinética das águas urbanas em energia elétrica, através de geradores de pequeno porte e baixo custo que foram construídos. Além disso, analisar vantagens e desvantagens entre a geração de energia com águas de barragens hidrelétricas e a geração de energia com águas urbanas. No Brasil ainda são escassas as pesquisas sobre geração de energia com águas urbanas. O gerador e as turbinas foram construídos com peças que foram adaptadas, a montagem e os ajustes foram realizados manualmente. Foram realizados ensaios com água direto da rede de abastecimento, água de reservatório e água da chuva. Foram realizadas leituras de tensão e corrente, foram feitas estimativas de potência aparente. O gerador projetado e construído funcionou conseguindo acender seis lâmpadas de LEDs de três volts simultaneamente. Gerou-se uma tensão de aproximadamente sete volts utilizando o gerador. Pode-se observar que existe a possibilidade de alcançar melhores resultados com novas pesquisas utilizando equipamentos mais eficientes. Each day the number of studies on new sources of energy, better use and greater efficiency has grown. There is the possibility of transforming the kinetic energy of urban waters into other forms of energy, such as electrical. To build a hydroelectric dam, environmental impacts are generated. Therefore, if it is possible to generate a relevant amount of electricity with urban waters, such as residential waters, the need for hydroelectric plants could be reduced and thus reduce impacts on river basins. This research has as one of its objectives to study the transformation of the kinetic energy of urban waters into electrical energy, through small and low cost generators that were built. In addition, to analyze advantages and disadvantages between the generation of energy from hydroelectric dams and the generation of energy from urban waters. In Brazil, research on energy generation with urban waters is still scarce. The generator and turbines were built with parts that were adapted, the assembly and adjustments were carried out manually. Tests were carried out with direct water from the supply network, reservoir water and rainwater. Voltage and current readings were taken, apparent power estimates were made. The designed and constructed generator worked by successfully turning on six three-volt LED lamps simultaneously. A voltage of approximately seven volts was generated using the generator. It can be seen that there is a possibility of achieving better results with new research using more efficient equipment.

Submitted by JAIRO GIACOMINI JUNIOR (jairo.giacomini@unesp.br) on 2020-12-19T05:05:39Z No. of bitstreams: 1 _Dissertação_JairoGiacominiJunior_FINAL_COMPLETO.pdf: 3484373 bytes, checksum: b36223c0c7b2e5a0bbe8a88ee99e6823 (MD5) Approved for entry into archive by JOÃO PEDRO ALVES CARDOSO (joao.cardoso@sjbv.unesp.br) on 2020-12-21T12:40:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 giacominijunior_j_me_sjbv.pdf: 3484373 bytes, checksum: b36223c0c7b2e5a0bbe8a88ee99e6823 (MD5) Made available in DSpace on 2020-12-21T12:40:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 giacominijunior_j_me_sjbv.pdf: 3484373 bytes, checksum: b36223c0c7b2e5a0bbe8a88ee99e6823 (MD5) Previous issue date: 2020-11-03 Atualmente, os afundamentos de tensão estão entre os problemas de qualidade de energia mais importantes enfrentados pelos consumidores industriais. Esses fenômenos podem causar falhas em equipamentos e interromper os processos de produção industriais, o que traz como consequência, significativas perdas econômicas ao setor industrial. Uma alternativa para reduzir esses efeitos disruptivos é a inserção de geração distribuída (GD) que pode ser instalada próxima aos consumidores. Embora a GD possa trazer benefícios aos consumidores industriais e à rede elétrica durante condições normais de operação, a inserção massiva de GD, pode levar a instabilidades operacionais na rede elétrica e causar efeitos negativos na qualidade da energia fornecida aos consumidores industriais durante condições de faltas elétricas. Neste sentido, diversos métodos de otimização têm sido utilizados para identificar a melhor localização e dimensionamento da GD para que seus benefícios sejam maximizados. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo abordar o problema de alocação de GD de tipo fotovoltaica (PV) de forma a minimizar: os custos de investimento em sistemas fotovoltaicos; os custos das perdas elétricas em condições normais de operação; as perdas financeiras nos consumidores devido aos afundamentos de tensão sofridos em situações de contingência (faltas elétricas) e maximizar os benefícios ao meio ambiente pelo uso de energias renováveis. A melhor solução é obtida com a utilização da meta-heurística de Enxame de Partículas (PSO). Os resultados mostram reduções nas perdas elétricas e nas perdas financeiras, além de melhoria nos índices de emissão de CO2. A solução pode trazer benefícios às concessionárias de energia elétrica, clientes e ao meio ambiente. Currently, voltage dips are among the most important power quality problems faced by industrial consumers. This phenomenon can cause equipment failures and industrial-production-processes interruptions, which consequently brings significant economic losses to the industrial sector. An alternative to reduce these disruptive effects is the insertion of distributed generation (DG) that can be installed close to consumers. Although DG can bring benefits to industrial consumers and the power grid during normal operating conditions, the massive insertion of DG can lead to instability on the network and cause negative effects on the power quality supplied to industrial consumers during contingency conditions. In this sense, several optimization methods have been used to identify the best location and dimensioning of the DG to maximize its benefits. This research aims to cover the DG allocation problem, mainly photovoltaics systems, to minimize: the investment costs of DG, the electrical-loss costs, the financial losses in consumers due to voltage sags suffered in contingency situations (electric faults) and also to maximize the benefit to the environment due to the application of renewable resources. The best solution is obtained using the Particle Swarm Optimization (PSO) meta-heuristic. The results show reductions in electrical losses and financial losses, and improvement on CO2 emission rates. The solution can benefit electric utilities, customers, and the environment.

A adoção da tecnologia solar fotovoltaica em escala residencial tem sido incentivada em diversos países, inclusive no Brasil, entretanto, ainda pouco se conhece sobre os padrões e fatores determinantes da adoção dessa tecnologia no contexto de países em desenvolvimento. Nesse sentido, o presente estudo pretende preencher esta lacuna, buscando identificar os fatores determinantes da adoção da tecnologia solar fotovoltaica residencial no Brasil. A população estudada no presente estudo foi constituída por 123.552 unidades de sistemas fotovoltaicos residenciais, adotados (e instalados) ao longo do período compreendido entre janeiro de 2014 a dezembro de 2019 e por unidade da federação, conforme a base de dados de outorgas e registros de Geração Distribuída da Agência Nacional de Energia Elétrica. A abordagem metodológica empregada é quantitativa, com corte longitudinal, tratamento estatístico dos dados e faz uso de um modelo longitudinal de regressão não-linear binomial negativo com efeitos fixos. Foi identificado que os fatores tarifa média de eletricidade, consumo médio mensal de eletricidade das famílias e incentivos existentes exercem impacto positivo sobre a adoção de sistemas fotovoltaicos residenciais pelas famílias. E das variáveis socioeconômicas relacionadas a cada unidade da federação, apenas a densidade habitacional desempenha impacto positivo na adoção dos sistemas fotovoltaicos residenciais, enquanto a taxa de desocupação não apresentou significância estatística e o rendimento domiciliar per capita exerce influência negativa sobre a adoção. Além disso, os resultados sugerem que a taxa de adoção dessa tecnologia não segue, necessariamente, os padrões espaciais de distribuição da população e da renda. Os resultados obtidos também sugerem que, no contexto brasileiro, as famílias procuram instalar sistemas fotovoltaicos residenciais com o objetivo de reduzir suas contas mensais de energia elétrica. Contudo, o impacto negativo exercido pelo rendimento domiciliar per capita e o efeito positivo dos incentivos indicam que estes últimos são necessários para aumentar a taxa de adoção dessa tecnologia no país. The adoption of solar photovoltaic technology on a residential scale has been encouraged in several countries, including Brazil, however, little is known about the standards and determinants of the adoption of this technology in the context of developing countries. In this sense, the present study intends to fill this gap, seeking to identify the determinants of the adoption of residential photovoltaic solar technology in Brazil. The population studied in the present study consisted of 123,552 units of residential photovoltaic systems, adopted (and installed) over the period from January 2014 to December 2019 and per federation unit, according to the database of grants and registrations of Distributed Generation of the National Electric Energy Agency. The methodological approach used is quantitative, with longitudinal cut, statistical treatment of the data and makes use of a longitudinal model of negative binomial nonlinear regression with fixed effects. It was identified that the factors average electricity tariff, average monthly electricity consumption of families and existing incentives have a positive impact on the adoption of residential photovoltaic systems by families. And of the socioeconomic variables related to each unit of the federation, only the housing density has a positive impact on the adoption of residential photovoltaic systems, while the unemployment rate was not statistically significant and the per capita household income has a negative influence on the adoption. In addition, the results suggest that the adoption rate of this technology does not necessarily follow the spatial patterns of population and income distribution. The results obtained also suggest that, in the Brazilian context, families seek to install residential photovoltaic systems in order to reduce their monthly electricity bills. However, the negative impact of per capita household income and the positive effect of incentives indicate that the latter are necessary to increase the adoption rate of this technology in the country.

Esta tese de doutorado apresenta um condicionador multifuncional híbrido de qualidade de energia unificado (UPQC-H – Unified Power Quality Conditioner Hybrid) proposto para operar como interface entre redes de concessionárias e microrredes elétricas híbridas (H-μGs – Hybrid microgrids). Como principal funcionalidade, o UPQC-H forma os barramentos e para a H-μG, mas também, com a mesma estrutura principal, permite a integração de sistemas de geração distribuída (DGS – Distributed Generation Systems) e sistemas de armazenamento de energia (ESS – Energy Storage Systems). Para se adequar às funcionalidades citadas, o sistema proposto conta com a adição de apenas dois interruptores ao circuito de potência do UPQC trifásico convencional, que geralmente é composto por dois inversores trifásicos usados para operar como conversores em conexão série e paralela. Algumas vantagens relacionadas à configuração UPQC-H proposta podem ser destacadas, como segue: 1) aplicação versátil para qualquer configuração H-μG; 2) troca de energia automática entre os barramentos e da H-μG nos modos de operação conectado à rede e ilhado; 3) transições sem interrupção entre os modos de operação ilhado e conectado à rede e vice-versa; e 4) suavização dos problemas relacionados à intermitência das fontes de energia renovável. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para validar a proposta e explorar as multifuncionalidades do UPQC-H operando como interface entre a rede concessionária trifásica e uma H-μG e, simultaneamente, integrando DGS baseado em energia fotovoltaica e ESS baseado em banco de baterias. This doctoral thesis presents a multifunctional hybrid unified power quality conditioner (UPQC-H), which is proposed to operate as an interface between utility grids and hybrid microgrids (H-μG). The UPQC-H forms the and buses for H-μG and integrates both the distributed generation systems (DGS) and energy storage systems (ESS). In order to achieve the cited functionalities, the proposed UPQC-H includes two additional power switches to the traditional three-phase UPQC power circuit, which is commonly composed of two three-phase inverters used to operate as series and parallel converters. Some advantages related to the proposed UPQC-H configuration can be highlighted, as follows: 1) versatile application to any H-μG configuration; 2) natural power exchange between the hybrid and buses in both grid-connected and islanded operating modes; 3) seamless transitions between the islanded and grid-connected operating modes, and vice versa. 4) smoothing of the problems associated with the RES intermittencies. Extended experimental and computational results are presented to validate the proposal and explore the multifunctionalities of the UPQC-H interfacing a threephase utility grid and a H-μG, and, simultaneously, integrating photovoltaic-based DGS and ESS based on battery bank.

Submitted by Thamyres Machado David (thamyres.machado@unesp.br) on 2020-08-14T21:31:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Thamyres Machado David - 14-08-2020.pdf: 1904842 bytes, checksum: 1daf20683140f30281be23ae6d8da65b (MD5) Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2020-08-17T15:26:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 david_tm_me_guara.pdf: 1904842 bytes, checksum: 1daf20683140f30281be23ae6d8da65b (MD5) Made available in DSpace on 2020-08-17T15:26:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 david_tm_me_guara.pdf: 1904842 bytes, checksum: 1daf20683140f30281be23ae6d8da65b (MD5) Previous issue date: 2020-07-30 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A produção de energia gera, em alguns casos, impacto ambiental por fatores pertinentes como o uso de combustíveis fósseis ou até mesmo desmatamento. A relevância do assunto remete a acirrada urgência de melhores métodos para otimização no setor energético, sendo este o foco da pesquisa. Considerando a preocupação com o consumo eficiente de energia e com o meio ambiente, este trabalho propôs identificar aspectos potencias para implantação de sistemas fotovoltaicos em residências. O método aplicado aborda: uma revisão abrangente da literatura, em fontes institucionais do governo e em informações fornecidas por empresas do ramo energético; dois questionários envolvendo especialistas e tomadores de decisão limitando-se ao setor residencial; utiliza uma importante ferramenta para ponderação dos aspectos identificados e a aplicação do método por meio de um estudo de caso. Como resultado foram obtidos seis aspectos (“Desconhecimento sobre o tema”; “Falta de prioridade”; “Cultural”; “Uniformização de normas”; “Falta de influenciadores” e “Custos”) mais relevantes divididos em dois grupos de classificação (Fatores Internos e Fatores Externos) e uma economia de energia em 50% mensais no estudo de caso comparado com a tarifa paga para a concessionária convencional. The production of energy generates, in some cases, an environmental impact due to relevant factors such as the use of fossil fuels or even deforestation. The relevance of the subject points to the urgent need for better methods for optimization in the energy sector, which is the focus of the research. Considering the concern with efficient energy consumption and the environment, this work proposed to identify potential aspects for the implementation of photovoltaic systems in homes. The applied method addresses: a comprehensive review of the literature, in institutional government sources and in information provided by companies in the energy sector; two questionnaires involving specialists and decision makers limited to the residential sector; uses an important tool for weighting the identified aspects and applying the method through a case study. As a result, six aspects were obtained ("Lack of knowledge about the theme"; "Lack of priority"; "Cultural"; "Standardization of standards"; "Lack of influencers" and "Costs") most relevant divided into two classification groups (Internal Factors and External Factors) and an energy saving of 50% per month in the case study compared to the tariff paid for the conventional concessionaire. CAPES - 001

Fundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (FUNTEF-PR) A operação ilhada de microrredes tem sido objeto de interesse da comunidade técnico-científica por trazer vantagens e também desafios quanto à sua concepção. Para que tal modo de opera- ção seja possível, a microrrede deve ser intencionalmente planejada, visando um desempenho satisfatório perante um conjunto definido de cenários de operação possíveis. As análises de segurança estática e dinâmica são utilizadas para determinar a segurança do sistema mediante perturbações previamente determinadas, através de estudos de fluxo de potência e de estabilidade. Nesta pesquisa, propõe-se uma ferramenta computacional para auxiliar no planejamento da operação de trechos do sistema de distribuição de forma ilhada, em estrutura de microrrede.Esta ferramenta contempla um conjunto de estudos imprescindíveis à operação de sistemas ilhados, conforme prescrição da normativa internacional IEEE Std. 1547-4, abrangendo estudos de fluxo de potência, de estabilidade transitória e de frequência, além da mensuração do desempenho da operação da microrrede através do cálculo de indicadores. Todos estes estudos são feitos através de uma rotina computacional de código próprio, desenvolvida no software MATLAB, para um horizonte de estudo de um dia de operação, discretizado em 24 horas. As curvas de carga e geração são consideradas como sendo determinísticas, não levando em conta a estocasticidade das fontes intermitentes e do consumo. A concepção dos indicadores é embasada em indicadores já existentes, prescritos pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) para o sistema de distribuição. A estrutura de microrrede em estudo é constituída por uma parcela de um sistema de distribuição radial, contendo um número reduzido de elementos de proteção e seccionamento. Objetivando manter a tensão e frequência da microrrede dentro de faixas estipuladas, propõe-se uma estratégia de corte de carga dentro de ambas as análises de segurança (estática e dinâmica). A metodologia proposta, contemplando as análises de segurança estática e dinâmica, a estratégia de corte de carga e o cálculo dos indicadores, é aplicada a dois casos de estudo, sendo estes diferenciados pela barra à qual se conecta o gerador que assume o controle secundário de tensão e frequência na microrrede (gerador slack). Dos casos de estudo, é possível perceber a influência da escolha da barra de conexão do gerador slack no desempenho tanto de tensão quanto de frequência. Além disso, percebe-se que a ativação da estratégia de corte de carga traz benefícios para a qualidade do produto (tensão e frequência), entretanto prejudica a qualidade do serviço (continuidade no fornecimento de energia). Deste modo, escolher a melhor topologia de operação da microrrede, ativando ou não o corte de carga, depende da ponderação atribuída aos indicadores. The islanded microgrids operation has been an object of interest to the technical-scientific community, as it brings advantages and also challenges regarding its design. For such a mode of service to be possible, the microgrid must be intentionally planned, aiming at satisfactory performance when facing a defined set of possible operating scenarios. In electrical power systems, static and dynamic security assessment are used to determine the safety of the system when subjected to previously determined disturbances, through power flow and stability studies. This research presents a computational tool is proposed to assist in the islanded microgrids operation planning. This tool includes a set of studies essential to islanded systems’ operation, according to the prescription of the international standard IEEE Std. 1547-4, covering power flow and frequency and transient stability studies. The use of some performance indicators benchmarks the microgrid operation. All these studies are done through a computational routine, developed in MATLAB, for a study horizon of one day of operation, discretized in 24 hours. The load and generation curves are deterministic. The performance indicators are based on existing indices, prescribed by the National Electric Energy Agency (ANEEL) for the distribution system. The microgrid structure under study consists of a portion of a radial distribution system, containing a reduced number of protection and sectioning elements. This research presents a load shedding strategy considering both security analyzes (static and dynamic), aiming to keep the voltage and frequency of the microgrid within the stipulated ranges. Some operational scenarios over a 69 bus test system provide the means to analyze the approach proposed. From the case studies, it is possible to perceive the influence of the choice of the connection bar of the slack generator on the performance of both voltage and frequency. Besides, it is clear that the activation of the load shedding strategy brings benefits to the quality of the product (voltage and frequency). However it affects the quality of the service (continuity in the energy supply). In this way, choosing the best operating topology of the microgrid, whether or not activating the load shedding strategy, depends on the weighting assigned to the indicators.

Fundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (FUNTEF-PR) Esta pesquisa traz uma análise sobre o comportamento da rede de distribuição de energia elétrica na presença da geração solar fotovoltaica, sob a luz da resolução normativa nº 482 do ano de 2012 da Agência Nacional de Energia Elétrica. Primeiramente, foi efetuado um estudo bibliográfico acerca da inserção da geração fotovoltaica distribuída dentro do cenário técnico e administrativo do Brasil. Em seguida, foi desenvolvido um estudo de fluxo de potência, considerando uma rede de distribuição de energia fictícia, onde foi aplicada geração fotovoltaica nas barras do sistema até se atingir o limite de potência permitido pela legislação vigente. Através dessa simulação, verificou-se o comportamento de grandezas elétricas da rede, como tensão, corrente, fluxo de potência reverso e fator de potência em vários pontos do sistema. Em uma segunda etapa, foi feito um levantamento bibliográfico para encontrar uma metodologia de cálculo que determinasse a contribuição para o curto-circuito por parte de inversores de potência utilizados para conexão da geração fotovoltaica na rede elétrica. Assim feito, também com uma rede de distribuição fictícia, foram calculados os níveis de curto-circuito em um ponto do sistema aleatoriamente determinado. Esse cálculo foi realizado mais de uma vez, pois foi considerado aumento gradual no número e na potência da geração fotovoltaica distribuída, até o limite permitido pela resolução normativa. Dessa maneira, a presente pesquisa possibilita, em um horizonte de médio e longo prazo, prever o comportamento da rede de distribuição com a gradual inserção da geração fotovoltaica distribuída. This research provides an analysis of the behavior of the electricity distribution network in the presence of solar photovoltaic generation, in the light of normative resolution No. 482 of 2012 from the National Electric Energy Agency. First, a bibliographic study was carried out on the insertion of the distributed photovoltaic generation within the technical and administrative scenario of Brazil. Then, a power flow study was developed, considering a fictitious energy distribution network, where photovoltaic generation was applied to the system bars until reaching the power limit allowed by current legislation. Through this simulation, the behavior of electrical network quantities, such as voltage, current, reverse power flow and power factor at various points in the system, was verified. In a second step, a bibliographic survey was carried out to find a calculation methodology that would determine the contribution to the short circuit by the power inverters used to connect the photovoltaic generation to the power grid. In this way, also with a fictitious distribution network, the short-circuit levels were calculated at a randomly determined point in the system. This calculation was performed more than once, as it was considered a gradual increase in the number and power of distributed photovoltaic generation, up to the limit allowed by the normative resolution. Thus, this research makes it possible, in a medium and long term horizon, to predict the behavior of the distribution network with the gradual insertion of distributed photovoltaic generation.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Bibliografia: f. [60]-62 A crescente demanda mundial de energia elétrica tem incentivado a busca por fontes de energia renováveis que atendam a demanda da população e cause o menor impacto ambiental. Nesse contexto, as unidades de geração distribuída (GD) destacam-se pelo menor impacto ao meio ambiente, pelas fontes primárias de energia renovável e possibilidade de se instalarem perto dos centros de consumo. No entanto, existem incertezas relacionadas ao melhor local onde instalar essas unidades de GD, pois as fontes primárias de energia têm intensidades que variam de acordo com os locais de instalação. Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo de implementação de unidades de GD em sistemas elétricos a fim de encontrar suas localizações ótimas. O método proposto encontra a localização das unidades de GD em função da potência instalada local e do custo total de geração. Dentre os algoritmos de otimização, aqueles baseados em população oferecem a vantagem de realizarem uma busca global. Entretanto, esses algoritmos têm como desvantagem a convergência prematura, que os faz perder a característica da busca global. Esse problema se agrava em ambientes dinâmicos, onde o ótimo global muda sua localização ao longo do tempo. O método proposto utiliza um algoritmo evolucionário adaptativo para a alocação ótima das unidades de GD. A forma de adaptação é baseada em uma taxa de mutação caótica no período transitório, após as variações de carga. O problema original é estático, mas o método proposto é testado em situações dinâmicas, com variações da carga. Assim, o método proposto pode também ser utilizado em tempo real na operação de sistemas elétricos. Para validação do método proposto, foram realizados vários experimentos com diferentes sistemas elétricos e algoritmos baseados em população, a saber, o algoritmo evolucionário padrão, algoritmo de evolução diferencial e otimização por enxame de partículas. Os resultados comprovaram a eficiência do método proposto, principalmente considerando sistemas de grande porte, como os sistemas IEEE 118 e 300 barras. Portanto, os resultados levam à discussões sobre os efeitos da localização das unidades de GD com relação aos custos degeração. Palavras-chave: Geração Distribuída; Fontes de Energia Renováveis; Algoritmos Evolucionários; Controle Adaptativo. A growing world-demand for electric energy has encouraged the search for renewable energysources which supply the population demand and offer minimum environmental impact. In thisconcern, distributed generation (DG) units stand out by their lower impact on the environment,by their primary sources of renewable energy, and by the possibility of being installed close todemand centers. However, there are issues concerning the best place to install such DG units,since the primary energy sources have intensities that change according to installation locations.This work aims to conduct an implementation study of DG units into electrical systems to findoptimal places of installation. The proposed method finds out the location of DG units accordingto the local installed power and the total generation cost. Among the optimization algorithms,those based on population offer the advantage to perform a global search. However, these algo-rithms have the disadvantage of premature convergence, which makes them lose the feature ofglobal search. This problem is worsened in dynamic environments, where the global optimumchanges its location over time. In order to overcome this problem, the proposed method uses anadaptive evolutionary algorithm for the optimal allocation of DG units. The original problemis static, however, the proposed method is evaluated in dynamic situations, with load changes.The adaptation form is based on a chaotic mutation rate into the transient period, after the loadchanges. Thus, the proposed method can also be used in real-time in the operations of electricalsystems. In order to validate the proposed method, several experiments were conducted withdifferent power systems and population-based algorithms, such as the standard evolutionaryalgorithm, algorithm of differential evolution, and particle swarm optimization. Results haveshown the efficiency of the proposed method, especially concerning large systems, such as the118 and 300 IEEE busbar systems. Therefore, the results have led to discussions about theeffects of the location of DG units with respect to generation costs. Keywords: Distributed Generation; Renewable Energy Sources; Evolutionary Algorithms; Adaptive Control; Control of Chaos.

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) Considerando a alta inserção de sistemas de geração distribuída conectados na rede de distribuição, observa-se a necessidade de estabelecer estratégias de controle do sistema afim de atender os requisitos estabelecidos nas normas vigentes, tais como NBR e IEEE. Em uma microrrede, os sistemas inversores que a compõe estão sujeitos à diversos fatores que podem comprometer a qualidade da energia injetada na rede elétrica, tais como cargas não-lineares e outros inversores. Ainda, as variações dos parâmetros da rede elétrica impactam de forma direta na estabilidade do inversor. Considerando que o sistema de geração distribuída (GD) analisado neste trabalho utiliza um filtro de conexão do tipo LCL, é necessária a implementação de uma estrutura de controle que reduza a magnitude do filtro em sua frequência de ressonância para evitar que o sistema se torne instável na presença de distúrbios. Assim, após descrever a microrrede em estudo delimitando o escopo e os cenários que serão considerados neste trabalho, é proposta a estrutura estabilizante denominada Virtual State Damping (VSD). O VSD apresenta como vantagem, proporcionar ao projetista, a flexibilidade no momento de construir os filtros de estabilização da GD, diferente de outras técnicas de amortecimento ativo que ficam restritas aos elementos físicos do filtro LCL. Por fim, é apresentada a metodologia de projeto do VSD juntamente com análises da microrrede através de emulação em tempo real, implementado via Typhoon HIL, e análise experimental via protótipo experimental desenvolvido no laboratório, demonstrando a eficiência da estrutura de controle proposta. Considering the high insertion of distributed generation systems connected to the distribution network, there is a need to establish system control strategies in order to meet the requirements in current standards, such as NBR and IEEE. In a microgrid, the inverter systems that compose it are subject to several factors that can compromise the quality of the energy injected into the grid, such as non-linear loads and other inverters. Furthermore, variations in the grid parameters impact directly the stability of the inverter. Considering that the distributed generation (DG) system analyzed in this work, uses an LCL-type connection filter, it is necessary to implement a control structure that reduces the gain of the filter in its resonant frequency to prevent the system from becoming unstable in the presence of disturbances. Thus, after describing the microgrid under study, defining the scope and scenarios that will be considered in this work, a stabilizing structure named Virtual State Damping (VSD) is proposed. VSD has the advantage of providing flexibility to the designer when building GD stabilization filters, unlike other active damping techniques that are restricted to the physical elements of the LCL filter. Finally, the VSD design methodology is presented with the microgrid analysis through real-time emulation, implemented through Typhoon HIL, and experimental analysis through experimental prototype developed in the laboratory, demonstrating the efficiency of the proposed control structure.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. O objeto de estudo do presente trabalho, uma pesquisa experimental, é a tomada de decisão em comercialização no mercado livre de energia elétrica. Por isto, tem como objetivo central desenvolver uma metodologia para agilizar esta tomada de decisão e, assim, orientar os consumidores livres sobre a melhor estratégia de contratação de energia a longo prazo que visa a reduzir seus custos com energia elétrica e os riscos decorrentes de tal decisão. Um problema comumente enfrentado por um consumidor é como definir o percentual ideal de contratação a longo prazo, e evitar os riscos de preços altos do mercado de curto prazo, mas, ao mesmo tempo, tomar uma decisão que lhe garanta custos competitivos. A pesquisa pressupõe a construção das funções objetivo de custo e de risco (e, em princípio, o risco pode ser caracterizado por mais de um indicador) de um dado volume de energia a ser comprado no mercado e a definição de alternativas. Para desenvolver esta investigação, utilizou-se, como metodologia, a pesquisa bibliográfica de autores pertinentes ao tema e de tomada de decisão em comercialização de energia no mercado livre brasileiro. A solução do problema determinístico (para um único cenário), na metodologia proposta, foi baseada na aplicação da abordagem de autores que tratam o tema da tomada de decisão em ambiente fuzzy, cuja aplicação produz soluções multicritério harmoniosas. O conjunto das soluções obtidas para diferentes cenários (soluções localmente ótimas) foi processado com base na abordagem associada à construção e análise das matrizes payoff. Estas refletem os efeitos obtidos para diferentes alternativas de solução, conforme as diferentes combinações dos dados iniciais, estados de natureza ou condições de mercado. Os resultados apontaram que o caminho percorrido permitiu a geração de soluções robustas para a tomada de decisão em comercialização de energia, aumentando-se a confiança e eficiência em se conseguir um melhor custo. Concluiu-se que, para um caso prático, por exemplo, caso a metodologia proposta tivesse sido aplicada, o consumidor poderia ter economizado mais de R$ 1 milhão de reais (35%). Palavras-chave: Comercialização de energia. Mercado livre. Tomada de decisão multicritério. Otimização. Soluções robustas. The thesis of this study, an experimental research, is decision making in power trading in Brazilian free market making use of the multicriteria analysis. Because of that its main objective is to develop a methodology to streamline decision making and guide free consumers on the best strategy for long term eletricity contracting which aims to reduce its costs and the risks arising from that decision. A common problem faced by industrial consumers is how to define the ideal percentage of power should be purchased in long-term contract, avoiding thus the risks of the high prices in the shortterm market but, at the same time, to make a decision which secures supply at competitive prices. This research entails the construction of cost and risk objective functions (and, at first, risk can be seen as more than one function) for a certain amount of power to be purchased in the market and the definition of alternatives. To develop this investigation the author made use of the bibliographical and decision making in trading electricity in the Brazilian free market. Deterministic problem solution (for one scenary only) in the methodogy proposed in this text was based upon approaches used by authors dealing with the decision making theme in a fuzzy environment whose application results in harmonious multicriteria solutions. A set of solutions for different scenarios (local optimal solutions) provide input for payoff matrix. This approach produces different effects according to different alternatives related to set up conditions, initial nature state or market conditions and allows for the creation of robust solutions in decision-making in power trading, increasing confidence and cost efficiency. It was concluded that, for a practical case, for example, if the proposed methodology had been applied, the consumer could have saved more than R $ 1 million reais (35%). Key-words: Power trading. Free markey. Multicriteria decision-making. Optimization. Robust solutions..

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) O conceito de microrredes configuradas como redes inteligentes vem sendo cada vez mais difundido mundialmente e é inevitável para o futuro do sistema elétrico. O crescimento da geração descentralizada, as quais são situadas junto aos próprios consumidores, tem se intensificado, recentemente, principalmente devido à disponibilidade tecnológicas, redução dos custos de implantação a flexibilização da legislação. Dessa forma vem crescendo a complexidade do sistema elétrico na presença dessas novas unidades geradoras, trazendo diversas questões acerca de problemas no fornecimento, na qualidade de energia, entre outros. Assim, faz-se necessário desenvolver métodos que otimizem e monitorem o gerenciamento destas novas unidades a fim de proporcionar melhoria da eficiência e estabilidade do sistema elétrico. Nesse contexto, visando otimizar a participação da geração distribuída no sistema, é proposta uma nova abordagem com a utilização de veículos elétricos (EV) para suprir as irregularidades de geração e grandes demandas comuns ao perfil do sistema. Os EV estão cada vez mais presentes no cenário atual e manifestam-se como uma boa alternativa em relação aos outros tipos de armazenadores de energia elétrica, como bancos de baterias estacionárias, por exemplo. Assim, este trabalho aborda uma estratégia de gerenciamento para microrredes permitindo a interação de EV com geração fotovoltaica (PV) e cargas consumidoras utilizando uma configuração que emprega barramento CA compartilhado. Esse gerenciamento aborda aspectos econômicos e de qualidade na utilização de energia elétrica, disponibilizando diferentes modos de operação aos usuários. As simulações foram realizadas por meio de script no software Matlab e confirmam o funcionamento esperado do gerenciador, levando em consideração diferentes características adotadas pelos usuários. Os resultados de emulação foram realizados com dSPACE MicroLabBox e Raspberry Pi 3 e corroboram com as respostas alcançadas nas simulações. Os resultados obtidos apontam a necessidade de um sistema de gerenciamento para microrredes com mútiplos elementos, permitindo a coordenação de todos paralelamente ao crescimento da eficiente e confiabilidade do sistema. The concept of microgrids configured as smart grids has been increasingly widespread worldwide and is inevitable for the future of the electrical system. The growth of a decentralized generation (DG), which is located with the consumers themselves, has intensified recently due mainly to technological availability, reduction of implementation costs and flexibility of the legislation. Therefore, the complexity of the electrical system has grown in the presence of these new generating units, raising several questions about problems in the energy supply, quality, among others. Thereby, methods must be developed to optimize and monitor the management of these new units in order to improve the efficiency and stability of the electrical system. In this context, a new approach is proposed with the use of electric vehicles (EV) aiming to optimize the participation of DG in the system to support the generation irregularities and high demands profiles. EVs are increasingly present in the current scenario and appear as a good alternative to other types of energy storage systems (ESS), e.g., such as stationary batteries. Therefore, this work approaches an energy management strategy for microgrids allowing the interaction of EV with photovoltaic generation (PV) and consumer loads using a configuration that uses a shared AC bus. This management approaches economic and quality aspects in the use of energy, making different operation modes available to users. The simulations are performed using a script developed in the software Matlab taking different characteristics into account adopted by users, and it was confirmed the suitable behavior of the manager’s operation. The emulation results are performed with dSPACE MicroLabBox and Raspberry Pi 3 and support the responses achieved in the simulations. The results obtained indicate the necessity of an energy management system (EMS) for microgrids with multiple elements that allows the coordination of all of them while increases the efficiency and reliability of the system.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A geração fotovoltaica causa impactos indiretos economicamente mensuráveis e externos à geração de energia elétrica, esses são denominados externalidades, que em grande parte, podem colaborar com explicações da intensificação do uso dessa tecnologia em ritmo tão acelerado no Brasil, registrando nos últimos anos crescimento superior a 300% ao ano. Assim, objetivou-se caracterizar economicamente as externalidades: (i) poluição, (ii) fatores técnicos, (iii) elemento construtivo, (iv) carga térmica e (v) valorização imobiliária; sob diferentes perspectivas, seja dos consumidores, das concessionárias de energia ou da sociedade. Avaliou-se, também, especificamente, duas externalidades: adiamento de investimentos no reforço de sistemas elétricos de distribuição de energia por meio da geração distribuída fotovoltaica e modelo de negócio entre consumidores e concessionária de distribuição de energia elétrica. Desenvolveu-se uma metodologia para avaliação e precificação das externalidades de sistemas fotovoltaicos para o Brasil, tomando por base o preço da energia elétrica para consumidores brasileiros em baixa tensão. Especificamente, estimou-se o adiamento de investimentos no sistema de distribuição e avaliou-se o modelo de negócio entre consumidores e concessionária de distribuição de energia considerando inserção da geração distribuída. Obteve-se, como resultados, que as externalidades podem valer em termos econômicos, sob a perspectiva do consumidor, um adicional correspondente 79,44% do preço da energia elétrica gerada pelos sistemas fotovoltaicos, para as concessionárias e sociedade foram encontrados que as externalidades podem valer o equivalente a 4,12% e 12,61% da energia elétrica gerada pelos sistemas fotovoltaicos. Calculou-se que a inserção da geração distribuída devido a sua modularidade pode adiar os investimentos em reforço por até 5,9 anos. Verificou-se que o modelo de negócio das concessionárias brasileiras de distribuição de energia elétrica para consumidores atendidos em baixa tensão é função da tarifação do consumo e a inserção da geração distribuída para umconsumidor pode reduzir o faturamento das concessionárias de distribuição em até 97%, com isso, foi proposto um novo modelo de tarifa binômia. Palavras-chave: Geração distribuída. Efeitos colaterais. Expansão de redes. Tarifas de demanda. Desenvolvimento sustentável. Photovoltaic generation causes economically measurable indirect impacts and external to the generation of electricity, which are called externalities, which in large part, can contribute to explanations of the intensification of the use of this technology at such an accelerated pace in Brazil, registering growth bigger than 300% per year. Thus, the objective of this research was to characterize economically the externalities: (i) pollution, (ii) technical factors, (iii) constructive element, (iv) thermal load and (v) real estate valuation; under different perspectives, whether from consumers, energy utilities or society. Two externalities were also specifically evaluated: postponement of investments in the reinforcement of electrical energy distribution systems through distributed photovoltaic generation and a business model between consumers and the electricity distribution utility. It was built a methodology for assessing and pricing the externalities of photovoltaic systems for Brazil based on the price of electricity for low voltage Brazilian consumers. Specifically, the postponement of investments in the distribution system was estimated and the business model between consumers and the energy distribution utility was evaluated considering the inclusion of distributed generation. It was obtained, as results, that the externalities can be worth in economic terms, from the consumer's perspective, an additional corresponding 79.44% of the price of the electric energy generated by the photovoltaic systems, for the utilities and society it was found that the externalities can worth the equivalent of 4.12% and 12.61% of the electric energy generated by the photovoltaic systems. It was estimated that the insertion of distributed generation may postpone investments in reinforcement for up to 5.9 years, due to its modularity. It was found that the business model of Brazilian electricity distribution utilities to consumers served at low voltage is centered on consumption tariffs and the inclusion of distributed generation for a consumer can reduce the distribution utilities' revenue by up to 97%, therefore, a new binomial tariff model was proposed.Keywords: Distributed generation. Side effects. Network expansion. Demand tariffs. Sustainable development.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2020. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Nas últimas décadas, diversos países têm, por meio de seus dirigentes e catedráticos da área, externado preocupação com às mudanças climáticas decorrentes da emissão de gases do efeito estufa na atmosfera. Na busca por alternativas que atenuem os impactos ambientais da atividade antrópica, a utilização dos veículos elétricos (VE) têm sido apontada como uma das possíveis ferramentas que pode amenizar tais efeitos. Entretanto, essa solução, cuja adoção vem crescendo significativamente, gera preocupações às distribuidoras de energia elétrica e aos órgãos reguladores no tocante aos seus impactos no sistema de distribuição. Os efeitos desse novo elemento pode variar em função do consumo de energia por quilômetro, da distância diária percorrida pelos moradores da região, das condições ambientais, das condições de trânsito da cidade, da potência dos carregadores, e ainda, do horário de início do carregamento. Concomitantemente à expansão dos VE, tem-se a adoção de geração distribuída fotovoltaica (GDVF), e em menor quantidade, dos sistemas de armazenamento (SA). Neste contexto, surgiu a ideia de desenvolvimento deste trabalho que tem como objetivo principal identificar o impacto da integração de VE na demanda de pico, nas perdas técnicas, nas tensões, no desequilíbrio, nos carregamentos dos transformadores e dos condutores do sistema de distribuição. Para tanto, são adotados cenários em que se tem somente VE, VE e GDFV, e VE, GDFV e SA. Inicialmente, é executada uma análise comparativa entre os métodos de quantificação de energia existentes na literatura. Em seguida, empregando-se os dados de um alimentador real do Distrito Federal, são realizadas simulações computacionais para o cálculo dos citados impactos utilizando a ferramenta computacional OpenDSS. Para tanto, é utilizado o método de Monte Carlo para a escolha das unidades consumidoras que receberão as tecnologias. A análise dos efeitos da integração de VE na rede elétrica mostra que a presença desta tecnologia no sistema elétrico tende a impactar negativamente a demanda, as perdas, as tensões e o desequilíbrio de tensão. Ainda nesta condição, constata-se um leve aumento dos carregamentos dos transformadores e dos condutores. A instalação de GDFV no alimentador que já possui VE culmina em um pico de produção de energia em um momento diferente ao de maior demanda. Consequentemente, os impactos provocados pelo recarregamento dos VE não são alterados significativamente. Já a inserção dos SA em redes que contam com a presença de VE e GDFV, além de evitar a inversão do fluxo de potência, provoca uma melhora nos indicadores de qualidade da energia. Este tipo de estudo constitui uma contribuição para o planejamento e a preparação do Brasil frente às modificações que ocorrerão no perfil de consumo de energia decorrentes da entrada de soluções de mobilidade elétrica. In the last decades, several countries with their representatives and experts in the area have expressed concern about climate changes caused by greenhouse gases emissions. Seeking for alternatives that mitigate impacts of human activities in the environment, electrical vehicles have been pointed out as an important tool to overcome these effects. However, this solution, whose adoption has grown significantly, raises several questions regarding its effects on eletrical system to utility and regulatory bodies. The effects of this new element may vary depending on energy consumption, daily travelled distance by households, environmental and traffic conditions, power charges and arrival time. Concomitantly to the expansion of eletrical vehicles (EV), there are the adoption of solar distributed generation (DG) and, in smaller scale, storaged system (SS). In this context, the objective of this research is to identify the impacts of the integration of electrical vehicles in peak demand, technical losses, voltage levels, unbalace, transformer and conductors loading in distributed system. For this purpose, scenarios with EV, EV and GD, and EV, GD and SS were considered. Initially, a comparative analysis is performed between the energy quantification methods in the literature. Then, using data from a real feeder in Distrito Federal, computer simulations are performed to calculate the aforementioned impacts using the software OpenDSS. In this work, method of Monte Carlo is applied to choose which consumer will receive any of the tecnologies. The analysis of the effects of EV integration in the electrical network shows that this technology tends to negatively impact demand, losses, voltages and voltage imbalance in the electrical system. Even in this condition, there is a slight increase in the loadings of transformers and conductors. The inclusion of DG in a feeder in which car are recharged results in a peak of energy production at a time different from that of greatest demand. Consequently, the impacts caused by the EV recharging are not significantly changed. The inclusion of SS in systems which the others tecnologies already take place not only avoid the inversion of power flow, but also causes an improvement in energy quality indicators. This type of study is a contribution to the planning and preparation of Brazil for the changes that will occur in the energy consumption profile resulting from the entry of electric mobility solutions.

Orientador: Fernanda Caseño Trindade Arioli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Os sistemas de distribuição de energia elétrica têm sido submetidos a importantes alterações relacionadas à integração de novas tecnologias como, por exemplo, geradores distribuídos, veículos elétricos, sistemas de armazenamento de energia, medidores inteligentes de faturamento com comunicação em duas vias, e equipamentos de proteção digitais microprocessados. Atualmente, os avanços tecnológicos relacionados a equipamentos digitais de proteção, como capacidade de comunicação e reajustes remotos, e elevada taxa de amostragem, têm permitido maior flexibilidade, confiabilidade, e melhor desempenho a custos razoáveis. Portanto, o uso de tais equipamentos possibilita a implantação de novos esquemas especializados de proteção, além da interrupção mais rápida do curto-circuito (falta), minimização dos casos de falsa operação, e melhores diagnósticos. Entretanto, na maioria dos casos, as funcionalidades disponíveis nos equipamentos digitais empregados não são totalmente exploradas e as práticas de proteção atêm-se às existentes na época em que os relés eram eletromecânicos. Assim, são necessários estudos para propor melhores usos de suas funcionalidades para a proteção das redes de distribuição de energia elétrica. Neste contexto, este trabalho propõe um modelo de otimização, através do uso de programação inteira linear mista, para o cálculo dos ajustes da função de proteção de fase e um modelo multiobjetivo de programação inteira linear mista para o cálculo dos ajustes da função de proteção de neutro. Adicionalmente, um índice baseado na impedância equivalente de Thévenin é desenvolvido como critério para acionar a adaptação automática dos ajustes aplicados ao sistema de proteção. Portanto, as funcionalidades presentes ou potencialmente presentes em equipamentos modernos de proteção são exploradas para o desenvolvimento de uma nova metodologia de proteção de sobrecorrente adaptativa e testes de diversos modos de operação de uma rede real são apresentados. Com os resultados obtidos, pode-se verificar a utilidade e a eficiência da metodologia proposta, a qual proporciona melhorias no desempenho do sistema de proteção Abstract: Electric power distribution systems have been submitted to major changes related to the integration of new technologies such as distributed generators, electric vehicles, energy storage systems, smart meters with two-way communication, and digital protection equipment. Currently, technological advances related to the digital protection equipment, such as high sampling rate and the capability of communication and remote readjustments have allowed greater flexibility, reliability, and better performance at reasonable costs. Therefore, the use of this equipment allows implementing new specialized protection schemes, minimizing the cases of false operation, improving diagnostics, as well as accelerating the short circuit interruption. However, in most cases, the functionalities available in the digital equipment are not fully exploited and the protection practices agree with those from the time when the relays were electromechanical. Thus, studies are needed to evaluate the best use of its functionalities for the protection of electric power distribution networks. In this context, this work proposes an optimization model, through the mixed integer linear programming, for the calculation of the phase protection function adjustments and a multiobjective model applying mixed integer linear programming for the calculation of the neutral protection function adjustments. Additionally, an index based on the equivalent impedance of Thévenin is developed as a criterion to trigger the automatic adaptation of the adjustments applied to the protection system. Therefore, the functionalities present or potentially present in modern protection equipment are explored for the development of a new adaptive overcurrent protection methodology, and tests of different operation modes of a real network are presented. With the results obtained, the usefulness and efficiency of the proposed methodology are verified, which provides improvements in the performance of the protection system Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica FAPESP 2017/20880-6 CNPQ

Orientador: Carla Kazue Nakao Cavaliero Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Este trabalho tem como objetivo a análise de viabilidade técnico-econômica da produção local de hipoclorito de sódio visando substituir totalmente a sua importação pelo Paraguai. Para tanto, propõe-se o aproveitamento da água salgada encontrada na Região Ocidental do Paraguai, conhecido como Chaco, para fornecer ao eletrolisador o insumo principal do processo produtivo. Além do dimensionamento completo da planta produtiva, visando realizar o aproveitamento energético local, propõe-se analisar dois sistemas de suprimento de energia elétrica, chamados de cenários: (1) um sistema híbrido autônomo de geração solar fotovoltaica e de uso energético do hidrogênio, obtido como subproduto do processo produtivo, em célula a combustível; e (2) a extensão da rede de distribuição de energia elétrica. Os estudos da localização mais adequada para a planta mostraram que a lagoa perto da cidade de Loma Plata tem as condições adequadas para a produção de hipoclorito de sódio. O dimensionamento da planta produtiva para o Cenário 1 permitiu aumentar a produção da planta a partir da complementação de energia elétrica excedente do sistema solar fotovoltaico. Já o Cenário 2, dimensionado para a extensão da rede elétrica a uma distância média de 14 km, considerou que o hidrogênio armazenado seria comercializado, da mesma forma que o hipoclorito de sódio, não havendo aproveitamento energético deste gás na planta. O estudo de viabilidade econômica dos dois cenários indicou que, ao final da vida útil da planta local, o Cenário 1 se mostra menos atrativo que o Cenário 2. No entanto, considerando o aumento da distância da planta produtiva da rede de distribuição e o excedente energético gerado e armazenado na forma de hidrogênio no Cenário 1, a atratividade do mesmo tornou-se superior ao Cenário 2 a partir de 64 km de distância Abstract: This work aims to analyze the technical and economic viability of the local production of sodium hypochlorite in order to completely replace its import into Paraguay. To this end, it is proposed to use the salt water found in the Western Region of Paraguay, known as Chaco, to supply the electrolyzer with the main input of the production process. In addition to the complete dimensioning of the production plant, aiming at making the best use of local energy, it is proposed to analyze two electricity supply systems, called scenarios: (1) an autonomous hybrid system of solar photovoltaic generation and hydrogen energy use, obtained as a by-product of the production process, in a fuel cell; and (2) the extension of the electricity distribution network. Studies of the most suitable location for the plant have shown that the lagoon near the city of Loma Plata has the conditions for the production of sodium hypochlorite. The dimensioning of the production plant for Scenario 1 allowed increasing the production of the plant from the supplementation of surplus electric energy from the photovoltaic solar system. On the other hand, Scenario 2 dimensioned for the extension of the electric network at an average distance of 14 km, considered that the stored hydrogen would be commercialized, in the same way as sodium hypochlorite, with no energy utilization of this gas in the plant. The economic feasibility study for the two scenarios indicated that, at the end of the useful life of the local plant, Scenario 1 is less attractive than Scenario 2. However, considering the increase in the distance of the productive plant from the distribution network and the surplus energy generated and stored in the form of hydrogen in Scenario 1, its attractiveness has become superior to Scenario 2 from 64 km away Doutorado Planejamento de Sistemas Energéticos Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Marcelo Gradella Villalva Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Os métodos de detecção de ilhamento (MDIs) têm sido implementados por várias abordagens. Eles são divididos em métodos locais ou remotos. Os métodos locais são divididos em passivos e ativos. Os métodos passivos utilizam variáveis medidas do ponto de acoplamento comum (PAC) sem danos à rede elétrica. No entanto, os métodos ativos incluem perturbações intencionais como ponto de partida para a correta detecção de ilhamento. Nesse trabalho, os métodos ativos se tornaram o principal foco de estudo por se mostrarem mais robustos na detecção de ilhamento para multiplicidade de inversores. Várias técnicas foram estudadas, simuladas e comprovadas experimentalmente. Suas vantagens e desvantages foram analisadas para que o método de detecção de ilhamento proposto fosse implementado. O método proposto se baseia na perturbação intencional da tensão do elo CC para oscilar a tensão do PAC e, assim, identificar o ilhamento não desejado por meio de um algoritmo de detecção de ilhamento. O MDI proposto foi comprovado em simulação e em bancada experimental composta por 1, 2, 3 e 4 inversores conectados em paralelo. Vários testes foram feitos para garantir seu funcionamento. Notou-se que cada método estudado tem suas limitações, quando operado em paralelo com outros inversores e o MDI proposto operou satisfatoriamente para o estudo de caso de 4 inversores FV Abstract: Islanding detection methods (IDMs) have been implemented through several approaches. They are subdivided into local or remote methods. Local methods are divided into passive and active. Passive methods use variables measured from the common coupling point (PCC) without damage to the power grid. However, active methods include intentional disturbances as a starting point for correct islanding detection. In this work, active methods have become the main focus of study as they are more robust in detecting islanding for a multi-inverters case. Various techniques have been studied, simulated and experimentally tested. Their advantages and disadvantages were analyzed so that the proposed islanding detection method could be implemented. The proposed method is based on the intentional disturbance of the DC link voltage to oscillate the PCC voltage and thus identify the unwanted islanding through an islanding detection algorithm. The proposed IDM was proven in simulation and on an experimental setup for 1, 2, 3 and 4 photovoltaic (PV) inverters connected in parallel. Several tests were carried out to guarantee its functionality. It was noted that each studied method has its limitations when operated in parallel with other PV inverters and the proposed IDM successfully operated for the case study of four PV inverters Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica CAPES 88882.329412/2019-01