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A geração distribuída fotovoltaica vem ganhando um importante papel na matriz energética mundial por ser uma fonte renovável de baixo impacto ambiental e por possuir um grande potencial de geração de energia e de utilização em ampla escala. A geração solar fotovoltaica tida como não convencional se caracteriza como fonte intermitente, pois depende fortemente das condições meteorológicas (temperatura e irradiância). Ao tratar do assunto de modo mais específico, vale registrar que a crescente inserção da energia solar fotovoltaica na matriz energética brasileira pode contribuir com o melhoramento nos níveis de tensão da rede elétrica de distribuição, fornecendo de forma adequada a potência ativa e também a potência reativa. O principal objetivo desta tese é propor um controle de injeção de potência ativa e reativa para mitigar os afundamentos de tensão. A estratégia de controle proposta funciona em conjunto com uma versão modificada de um regulador automático de tensão (AVR, do inglês Automatic Voltage Regulator), onde atuará sobre as potências ativa e reativa injetadas pelo inversor para reduzir os efeitos dos afundamentos de tensão. Dessa forma, o controle evitará possíveis desligamentos e danos aos equipamentos conectados à rede. A melhora da tensão será percebida pelos consumidores conectados à rede elétrica de distribuição. Modificações no modelo e parâmetros do AVR são realizadas para agilizar sua atuação, identificando assim as variações de tensão de curta duração e, consequentemente, o controle atua alterando as potências, diminuindo a injeção de potência ativa e aumentando a potência reativa com base na capacidade do inversor durante o afundamento momentâneo de tensão. Um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica trifásico de 75 kW equipado com o controle proposto foi inserido em parte de uma rede de distribuição na quadra 1106 Sul da cidade de Palmas, Tocantins, e diferentes curtos-circuitos (faltas) foram analisados. Todas as simulações computacionais foram realizadas no Matlab/Simulink®. Na análise dos resultados observou-se que, a melhoria nos níveis das tensões, tanto da rede elétrica quanto para os consumidores, atesta a efetividade do controle proposto, e também, quando a falha é eliminada, todos os valores retornam à condição de pré-falta, de modo que o inversor opera apenas com potência ativa. Photovoltaic distributed generation has gained an important role in the world energy matrix as it is a renewable source of low environmental impact and has a great potential for energy generation and its use on a large scale. The photovoltaic solar generation considered as unconventional is characterized as an intermittent source, as it strongly depends on weather conditions (temperature and irradiance). When dealing with the subject in a more specific way, it is worth noting that the increasing insertion of photovoltaic solar energy in the Brazilian energy matrix can contribute to the improvement on the voltage levels of the electrical distribution network, adequately supplying the active and reactive powers. The main objective is to propose an active and reactive power injection control to mitigate voltage sags. The suggested control strategy works together with a modified version of an automatic voltage regulator (AVR), where it will act on the active and reactive powers injected by the inverter to reduce the effects of voltage sags. In this way, the control will avoid possible shutdowns and damage to equipment connected to the grid. The voltage improvement can be perceived by consumers connected to the power system. Modifications to the model and parameters of the AVR are carried out to speed up its performance, thus identifying short-duration voltage variations and, consequently, the control acts by changing the powers, by decreasing the injection of active power and increasing the reactive power based on inverter capacity during momentary voltage dip. A 75 kW three-phase grid-connected photovoltaic system equipped with the proposed control was inserted in part of a distribution grid in block 1106 South of the city of Palmas, Tocantins, and different short-circuits (fault) were analyzed. All computer simulations were performed in Matlab/Simulink®. In the analysis of the results, it was observed that the improvement in the voltage levels, both for the electrical network and for consumers, attests to the effectiveness of the proposed control, and also, when the fault is cleared, all values return to the pre-fault condition, so the inverter operates on active power only. Tese (Doutorado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Este trabalho apresenta um estudo realizado sobre a reconfiguração de um sistema de distribuição de energia elétrica, com o objetivo de mitigar suas perdas técnicas, ou seja, perdas por efeito Joule. Foram considerados os efeitos da introdução de geração distribuída por meio de placas fotovoltaicas e, também, o uso de armazenadores de energia objetivando a redução das perdas técnicas. Para alcançar este objetivo, de maneira a disponibilizar ao final da pesquisa uma ferramenta útil e aplicável, utilizaram- se recursos oriundos de técnicas de inteligência artificial, tais como as Redes Neurais Artificiais e a Otimização por Enxame de Partículas. As Redes Neurais Artificiais foram empregadas de modo a fazer uma estimação da potência gerada pelas placas fotovoltaicas. Foram obtidos e tratados dados climáticos com projeção de um horizonte definido os quais permitiram realizar estimação do potencial de geração de energia elétrica. Através do estudo das revisões bibliográficas e simulações, foi escolhida a arquitetura de rede NARX. Foi feito também um estudo de dimensionamento a longo prazo de armazenadores de energia para a minimização das perdas técnicas em redes de distribuição. Foram feitas análises combinatórias para a reconfiguração da rede de distribuição com testes de factibilidades, de acordo com a teoria dos grafos. O fluxo de carga foi implementado por meio do método de Newton-Raphson trifásico. Por meio da Otimização por Enxame de Partículas Binário (BPSO) foram testadas as configurações otimizadas de rede para a minimização de perdas técnicas. A linguagem de programação utilizada, para o desenvolvimento de todos os algoritmos propostos, foi a disponível no software MATLAB®. A topologia de rede analisada, é a do sistema do IEEE 37 barras (modificado). This work presents a study about the reconfiguration of electrical distribution systems, with aim to minimize its technical losses, or be it, Joule effect losses. The effect of Photovoltaics penetration and energy storage were considered herein. To achieve this objective, in a way to at the end of this research left available a useful and applicable tool, resources from Artificial Intelligence techniques were used, such as Artificial Neural Networks and Particle Swarm Optimization. The Artificial Neural Networks were used to estimate the generated power by means of Photovoltaics. Weather data were obtained and standardized with the projection for a defined horizon which allowed the estimation of the potential generated power. By means of bibliographic studies e simulation, the NARX architecture was chosen. A battery energy storage long-term scale study was performed to minimize technical losses on distribution grids. Combinatory analysis were performed to reconfigure the distribution grid with factbility tests, according to graph theory. The power flow was implemented by means of the three-phase Newton-Raphson method. With Particle Swarm Optimization, the optimized configurations of the grid were tested for the network losses minimization. The computer language used, for all of the proposed algorithms, was the available on MATLAB® software. The grid topology analyzed is that from IEEE 37 buses (modified). Tese (Doutorado)