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Made available in DSpace on 2022-04-29T08:29:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2021-01-01 Distribution network is an essential part of electric power system, which however has higher power losses than transmission system. Distribution losses directly affect the operational cost of the system. Therefore, power loss reduction in distribution network is very important for distribution system users and connected customers. One of the commonly used ways for reducing losses is distribution system reconfiguration (DSR). In this process, configuration of distribution network changes by opening and closing sectional and tie switches in order to achieve the lowest level of power losses, while the network has to maintain its radial configuration and nodal voltage limits, and supply all connected loads. The DSR aiming loss reduction is a complex mixed-integer optimization problem with a quadratic term of power losses in the objective function and a set of linear and non-linear constraints. Accordingly, distribution network researchers have dedicated their efforts to developing efficient models and methodologies in order to find optimal solutions for loss reduction via DSR. In this paper, an efficient mathematical model for loss minimization in distribution network reconfiguration considering the system voltage profile is presented. The model can be solved by commercially available solvers. In the paper, the proposed model is applied to several test systems and real distribution networks showing its high efficiency and effectiveness for distribution systems reconfiguration. Associated Laboratories Institute of Bioenergy Research (IPBEN) São Paulo State University Campus of Ilha Solteira Department of Electrical Power Engineering Tishreen University School of Electrical and Computer Engineering National Technical University of Athens Department of Electrical and Computer Engineering College of Engineering Sultan Qaboos University Associated Laboratories Institute of Bioenergy Research (IPBEN) São Paulo State University Campus of Ilha Solteira

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: Carlos Alberto de Castro Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um método heurístico para o dimensionamento e alocação de reguladores de tensão ao longo dos alimentadores primários de sistemas radiais de distribuição de energia elétrica, objetivando a melhoria do perfil de tensão, a minimização das perdas de potência ativa nos trechos de rede e a minimização dos custos de instalação dos equipamentos. O algoritmo desenvolvido para alocação ótima de reguladores de tensão em redes de distribuição radiais é composto por duas etapas. A primeira etapa visa a seleção, a instalação e o ajuste do tap dos reguladores de tensão nas barras que proporcionam melhores condições técnicas (menor desvio de tensão e redução das perdas de potência ativa). Na segunda etapa, procura-se reduzir o número de reguladores de tensão inicialmente alocados, movendo-os adequadamente quando possível até que a melhor condição econômica (mínimos custos de instalação e manutenção) seja obtida. Em conjunto com o desenvolvimento do trabalho, foi elaborado um programa computacional com a finalidade de verificar a funcionalidade e eficiência do método. Foram realizadas simulações em sistemas de distribuição teóricos e reais, sob condições de carga leve e pesada, obtendo-se rapidez e eficiência durante a execução do algoritmo proposto e resultados confiáveis. São apresentados os resultados de simulações para um sistema de 70 barras, e estes são comparados com um método já proposto na literatura. São também apresentados resultados de simulações para redes de distribuição reais de 136 barras, 202 barras e 400 barras Abstract: This dissertation reports the development of a heuristic method for sizing and allocating voltage regulators in distribution radial primary feeders. The goals are to improve the voltage profile, to minimize the real power losses and to minimize equipment installation and maintenance costs. The proposed algorithm for the optimal allocation of voltage regulators in radial distribution networks comprises two steps. The first step aims to select, install and set the tap of voltage regulators at buses that result in the best technical conditions (smallest voltage deviation and real power losses reduction). In the second step, an attempt is made to reduce the number of voltage regulators initially allocated in the first step, by moving them appropriately until the best economical condition (minimum installation and maintenance costs) is reached. A computational program was implemented to evaluate the efficiency of the proposed method. Simulations have been carried out for theoretical and realistic distribution systems, for light and heavy load conditions, and the method showed to be fast and efficient, providing reliable results. Simulations results for a 70-bus distribution system and the comparison with those provided by another method proposed in the literature are shown. Also, simulation results are shown for realistic 136-, 202-, and 400-bus realistic systems Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2021-06-10T14:43:05Z No. of bitstreams: 1 AMIRALDO SILVA SAMPAIO.pdf: 3907195 bytes, checksum: 19aed8acfa25cbe2f57d797fec38f11f (MD5) Made available in DSpace on 2021-06-10T14:43:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AMIRALDO SILVA SAMPAIO.pdf: 3907195 bytes, checksum: 19aed8acfa25cbe2f57d797fec38f11f (MD5) Previous issue date: 2021-02-24 Pontif?cia Universidade Cat?lica de Campinas - PUC Campinas The constant increase in the demand for electric energy and the commitment to supply this energy with quality require an assertive planning of the expansion of their distribution systems from the electric energy utilities. Thus, the Expansion Planning of Power Distribution Systems (PSDEE) can be understood as a set of actions that have the responsibility to ensure the supply of electric energy for the growth projected by the sector. In general, the solutions to the problem of PSDEE seek to determine the construction of circuits and substations, respecting the restrictions physical, operational, and financial involved in that process. From an economic point of view, solve this problem is an assignment important for the utilities, because this activity represents a portion considerable of their investments. In this context, to correctly determine the moments for target the resources and find ways to obtain the maximization of return financial are questions relevant to be observed by these utilities. Therefore, the purpose of this work and propose a Mixed Integer Second Order Cone Programming (MISOCP) model to solve the problem of PSDEE, considering the Substation Utilization Index (IAS) application in your set of restrictions. The IAS it's an index used by ANEEL, organ regulator of electrical sector Brazilian, for to assess quantitatively the utilization substations of utilities power electrical and ensure that investments performed by these companies be prudent and, consequently remunerated from correct way through the tariff power charged from consumers. The mathematical model considers how objective function minimization of the costs of construction of substations and circuits plus the costs of operation of substation and electrical energy losses, subject to balance of active and reactive powers constraints, limits of circuits and substations operation, lower limit of IAS, considering still the radiality condition of the system. To validate the model, two systems available in the specialized literature have been tested, a system with 24 and another with 54 nodes. The tests were performed considering the minimum limit of IAS and with the relaxation of this constraint. O aumento constante da demanda por energia el?trica e o compromisso de fornec?-la com qualidade exigem das concession?rias de energia el?trica um planejamento assertivo da expans?o dos seus sistemas de distribui??o. Dessa forma, o Planejamento da Expans?o dos Sistemas de Distribui??o de Energia El?trica (PSDEE) pode ser entendido como um conjunto de a??es que t?m a responsabilidade de assegurar o fornecimento de energia el?trica para o crescimento projetado pelo setor. No geral, as solu??es para o problema de PSDEE buscam determinar a constru??o de circuitos e de subesta??es, respeitando as restri??es f?sicas, operacionais e financeiras envolvidas nesse processo. Do ponto de vista econ?mico, resolver este problema ? uma tarefa importante para as distribuidoras, pois esta atividade representa uma parcela consider?vel de seus investimentos. Nesse contexto, determinar corretamente os momentos para se direcionar os recursos e encontrar meios para se obter a maximiza??o do retorno financeiro s?o quest?es relevantes a serem observadas por estas empresas. Portanto, o objetivo deste trabalho ? propor um modelo de Programa??o C?nica de Segunda Ordem Inteiro Misto (PCSOIM) para solucionar o problema de PSDEE, considerando a aplica??o do ?ndice de Aproveitamento das Subesta??es (IAS) em seu conjunto de restri??es. O IAS ? um ?ndice utilizado pela ANEEL, ?rg?o regulador do setor el?trico brasileiro, para avaliar quantitativamente o aproveitamento das subesta??es das concession?rias de energia el?trica e garantir que os investimentos realizados por estas empresas sejam prudentes e, consequentemente, remunerados de forma correta atrav?s da tarifa de energia cobrada dos consumidores. O modelo matem?tico considera como fun??o objetivo a minimiza??o dos custos de constru??o de subesta??es e circuitos mais os custos de opera??o da subesta??o e perdas de energia el?trica, sujeito a restri??es de balan?o de pot?ncias ativa e reativa, limites de opera??o dos circuitos e subesta??es, limite m?nimo de IAS, considerando ainda a condi??o de radialidade do sistema. Para validar o modelo, dois sistemas dispon?veis na literatura especializada foram testados, um sistema de 24 e outro de 54 barras. Os testes foram realizados considerando o limite m?nimo de IAS e com o relaxamento desta restri??o.

Целью мой выпускной квалификационной работы «Проектирование Ñ€Ð°ÑÐ¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑÐµÑ‚ÐµÐ¹ 0,4-35 кВ» является определение этапов проектирования Ñ€Ð°ÑÐ¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑÐµÑ‚ÐµÐ¹ 0,4-35 кВ, Ð¸Ð¼ÐµÑŽÑ‰Ð¸Ñ Ð²Ð¾Ð·Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ð¾ÑÑ‚ÑŒ к полной автоматизации. В моей дипломной работе применяются следующие методы исследования дипломной работы: - Анализ литературы - Анализ нормативно-правовой документации по теме дипломной - Изучение и обобщение отечественной и зарубежной практики - Сравнение - Классификация - Обобщение В Ñ Ð¾Ð´Ðµ выполнения работы было произведен анализ ÑÑƒÑ‰ÐµÑÑ‚Ð²ÑƒÑŽÑ‰Ð¸Ñ Ð¼ÐµÑ‚Ð¾Ð´Ð¾Ð² проектирования, изучены труды по теме искусственного интеллекта и Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÐ»Ð»ÐµÐºÑ‚ÑƒÐ°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑÐ¸ÑÑ‚ÐµÐ¼ автоматического проектирования. Были изучны существующие примеры использования Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÐ»Ð»ÐµÐºÑ‚ÑƒÐ°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑÐ¸ÑÑ‚ÐµÐ¼ в проектировании. Результатом стал вывод о том, что невозможно точно отнести определенные этапы проектирования к полной автоматизации. При каждой конкретной задачи целесообразно провести аналитический расчет оптимальности доли автоматизации этапов проектирования из-за того, что чем выше доля автоматизации, тем выше стоимость. При этом точность может быть выше и приведенные затраты могут ниже., The purpose of my final qualification work "Design of electric power distribution systems of 0,4-35 kV" is to determine the design stages of distribution systems of 0,4-35 kV that have the ability to fully automate. In my thesis, the following methods of research of the thesis are used: - Literature analysis - Analysis of the regulatory and legal documentation on the topic of the thesis - Study and generalization of domestic and foreign practice - Comparison - Classification - Generalization In the course of the work, an analysis of existing design methods was made, works on the topic of artificial intelligence and intelligent automatic design systems were studied. Existing examples of the use of intelligent systems in design were studied. The result was the conclusion that it is impossible to accurately attribute certain design stages to full automation. For each specific task, it is advisable to conduct an analytical calculation of the optimal share of automation.

Accurate fault location in an electric power distribution system (EPDS) is important in maintaining system reliability. Diverse methods have been proposed in the past. These methods whither require measurements at each load point or use single-step loads compensation, which is hardly available in practical uses. In this paper, a simple technique to bypass the load problems is proposed. The method requires calculating an optimal load distribution using the total load seen from the substation (The rated power of distribution transformers) and the network topology. The optimal load distribution is used as a fictive distribution to replace the real unknown one in fault location (FL) algorithms. The effectiveness of the proposed technique is demonstrated using a mathematical formulation first, and next, by several simulations with a classic iterative fault location algorithm. The test results are obtained from the numerical simulation using the data of a distribution line recognized in the literature.

Made available in DSpace on 2018-12-11T17:29:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2016-05-01 This paper presents a solution strategy for planning and project distribution system problems. This model applies concepts of Tabu Search (TS) metaheuristic to provide a complete solution for the problem, from distribution substations to individual consumers, making it able to be implemented by distribution companies. A 50-bus network was used to evaluate this method that obtained feasible and good solutions for planning and project distribution systems. Universidade Estadual Paulista (UNESP) Universidade Estadual Paulista (UNESP)

A continuidade no fornecimento de energia elétrica a clientes é um objetivo constante das distribuidoras de energia, as quais estão constantemente buscando desenvolver soluções tecnológicas a fim de melhorar o desempenho das redes de distribuição. Com o crescimento das cargas eletrônicas e o expressivo aumento dos dispositivos automáticos nas redes, surge uma nova forma de analisar a rede de distribuição sob o aspecto da filosofia da proteção, considerando interrupções sustentadas e momentâneas, sob dois aspectos distintos, o primeiro considera o custo da energia não fornecida sob o período de contingência, enquanto que o segundo refere-se ao impacto do custo social para diferentes classes de clientes, durante o período das interrupções. Desta forma este trabalho propõe o desenvolvimento de uma estratégia de minimização de custos dessas interrupções considerando as características das cargas, bem como o tempo necessário para reinicialização da carga. Para este fim, é aplicado um modelo de programação não-linear, que emprega variáveis binárias para definir a habilitação ou não de curvas rápidas nos religadores e uma abordagem de otimização clássica. Os algoritmos foram desenvolvidos no software Matlab e posteriormente convertido para linguagem GAMS (Generic Algebraic Modeling System). A metodologia foi testada e validada em um alimentador de distribuição real urbano, localizado na região metropolitana de Porto Alegre (RS, Brasil). Uninterrupted power delivery is a permanent goal of power utilities. One way of attaining this objective is constantly investing in technological solutions to improve the performance of distribution networks. With increasing loads, mainly electronic ones, as well as growing insertion of automatic reclosers, the protection philosophy of distribution systems has to be rethought taking into account temporary and permanent interruptions. In this work, we propose a strategy to minimize the cost of interruptions taking into account the load characteristics and the time required to restart the load. This is achieved by deriving a mixed integer nonlinear programming model. The proposed model uses binary variables to define if the instantaneous characteristic of the recloser should be enabled and a classical explicit mathematical optimization approach. The algorithms were developed with Matlab software and the conversion was made to a General Algebraic Modeling System (GAMS). The applicability of the proposed methodology is tested in an actual feeder from Porto Alegre.

In the electrical power systems, load is one of the most difficult elements to be represented by an adequate mathematical model due to its complex composition and dynamic and non-deterministic behavior. Nowadays, static and dynamic load models have been developed for several studies such as voltage and transient stability, among others. However, on the issue of power quality, dynamic load models have not been taken into account in fault location. This paper presents a fault location technique based on sequence components, which considers static load models of constant impedance, constant current and constant power. Additionally, an exponential recovery dynamic load model, which is included in both the fault locator and the test system, is considered. This last model is included in order to consider the dynamic nature of the load and the performance of the fault locators under this situation. To demonstrate the adequate performance of the fault locator, tests on the IEEE 34 nodes test feeder are presented. According to the results, when the dynamic load model is considered in both the locator and the power system, performance is in an acceptable range. En los sistemas eléctricos de potencia, la carga es uno de los elementos matemáticamente más difíciles de representar debido a su compleja composición y su comportamiento dinámico y no determinístico. Actualmente, se han desarrollado modelos estáticos y dinámicos de carga para diversos estudios, tales como estabilidad de tensión y estabilidad transitoria, entre otros. Sin embargo, en el campo de la calidad de la energía no se han tenido en cuenta los modelos dinámicos en la localización de fallas. Este artículo presenta una técnica de localización de fallas basada en componentes de secuencia, que considera modelos estáticos de impedancia constante, corriente constante y potencia constante. Además, se considera un modelo dinámico de recuperación exponencial, tanto en el localizador como en el sistema de pruebas. Este modelo se incluye para considerar la naturaleza dinámica de la carga y el desempeño de los localizadores ante esta situación. Para demostrar el desempeño adecuado del localizador de fallas, se realizaron pruebas en el sistema IEEE de 34 nodos. De acuerdo con los resultados, cuando se considera el modelo dinámico tanto en el localizador como en el sistema, el desempeño está en un rango aceptable.

Esta tese apresenta uma metodologia para maximizar o restabelecimento de cargas em sistema de distribuição de energia elétrica após à ocorrência de uma ou simultâneas contingências. Para tanto, um algoritmo heurístico construtivo é proposto, determinando passo a passo os procedimentos operativos a serem adotados. Aspectos associados com as restrições de radialidade e de tensão nas barras, minimização de manobras de chaves, consumidores prioritários e mínimo corte discreto de carga são considerados a fim de uma representação mais realista do problema. A metodologia é aplicada em sistemas tradicionais da literatura, incluindo um sistema real de médio porte. This thesis presents a methodology for maximizing the load restoration in power distribution system after simultaneous occurrence of contingency. Therefore, a heuristic constructive algorithm is proposed to determine step by step the operation procedures to be adopted. Aspects associated with the radiality and bus voltage constraints, minimization of maneuvering switches, priority consumers and minimum discrete load shedding are considered to provide a more realistic representation of the problem. The proposed approach is applied in traditional systems from literature including a real medium size test system.

In the electrical power systems, load is one of the most difficult elements to be represented by an adequate mathematical model due to its complex composition and dynamic and non-deterministic behavior. Nowadays, static and dynamic load models have been developed for several studies such as voltage and transient stability, among others. However, on the issue of power quality, dynamic load models have not been taken into account in fault location. This paper presents a fault location technique based on sequence components, which considers static load models of constant impedance, constant current and constant power. Additionally, an exponential recovery dynamic load model, which is included in both the fault locator and the test system, is considered. This last model is included in order to consider the dynamic nature of the load and the performance of the fault locators under this situation. To demonstrate the adequate performance of the fault locator, tests on the IEEE 34 nodes test feeder are presented. According to the results, when the dynamic load model is considered in both the locator and the power system, performance is in an acceptable range. En los sistemas eléctricos de potencia, la carga es uno de los elementos matemáticamente más difíciles de representar debido a sucompleja composición y su comportamiento dinámico y no determinístico. Actualmente, se han desarrollado modelos estáticos y dinámicos de carga para diversos estudios, tales como estabilidad de tensión y estabilidad transitoria, entre otros. Sin embargo, en el campo de la calidad de la energía no se han tenido en cuenta los modelos dinámicos en la localización de fallas. Este artículo presenta una técnica de localización de fallas basada en componentes de secuencia, que considera modelos estáticos de impedancia constante, corriente constante y potencia constante. Además, se considera un modelo dinámico de recuperación exponencial, tanto en el localizador como en el sistema de pruebas. Este modelo se incluye para considerar la naturaleza dinámica de la carga y el desempeño de los localizadores ante esta situación. Para demostrar el desempeño adecuado del localizador de fallas, se realizaron pruebas en el sistema IEEE de 34 nodos. De acuerdo con los resultados, cuando se considera el modelo dinámico tanto en el localizador como en el sistema, el desempeño está en un rango aceptable.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Este trabalho apresenta uma metodologia para reconfiguração e alocação ótima de geração distribuída em redes elétricas de distribuição com o objetivo de minimizar as perdas técnicas de energia elétrica. A metodologia proposta é composta de dois algoritmos heurísticos passo a passo baseados em índices de sensibilidade, sendo um para a reconfiguração e o outro para a alocação de geração distribuída. O índice proposto para reconfiguração é baseado nos parâmetros operativos e o índice para alocação de geração distribuída baseia-se em uma estimativa dos multiplicadores de Lagrange, obtida a partir da solução do problema de fluxo de potência. O modelo proposto considera a variação da demanda do sistema através das curvas de carga e a opção de construir um novo circuito para conexão de um gerador distribuído a uma barra do sistema. Os algoritmos propostos são aplicados em sistemas da literatura, incluindo um sistema real de médio porte. This work presents a methodology for optimal reconfiguration and optimal distributed generation allocation aiming to minimize technical energy losses in electric power distribution systems. The proposed methodology includes two step by step heuristic algorithms, based on sensitivity indexes, one for the reconfiguration and the other for the distributed generation allocation. The index proposed for reconfiguration is based on operating parameters and the index for distributed generation allocation uses the Lagrange multipliers obtained from the power flow solution. The proposed model considers the demand variation from the system load curves and the options to build a new branch for connecting a distributed generator to a bus of the network. The proposed algorithms are applied in systems of the literature, including a medium scale practical system.

The thesis addresses electronic power distribution systems for the residential applications. Presented are both, renewable energy ac-nanogrid system along with the vehicle-to-grid technology implementation, and envisioned structure and operation of dc-nanogrid addressing all system components chosen as an inherent part of the future electrical architecture. The large-scale model is built and tested in the laboratory environment covering a few operational modes of the ac-nanogrid, while later in the thesis is shown how dc bus signaling technique could be contemplated for the energy management of the renewable energy sources and their maximal utilization. Thesis however puts more focus on the dc-nanogrid system to explore its benefits and advantages for the electrical systems of the future homes that can easily impact not only residential, but also microgrid, grid and intergrid levels. Thus, presented is low frequency terminal behavioral modeling of the system components in dc-nanogrid motivated by the fact that system engineers working on the system-level design rarely have access to all the information required to model converters and system components, other than specification and data given in the datasheets. Using terminal behavioral modeling, converters are measured on-line and their low frequency dynamics is identified by the means of the four transfer functions characteristically used in two port network models. This approach could significantly improve system-level design and simulations. In addition to previously mentioned, thesis addresses terminal behavioral modeling of dc-dc converters with non-linear static behavior showing hybrid behavioral models based on the Hammerstein approach. Master of Science

As metodologias de análise de curto-circuito aplicadas a sistemas elétricos de potência apresentaram uma considerável evolução ao longo do último século e foram desenvolvidas inicialmente para o estudo de faltas em sistemas de transmissão de energia elétrica. Estes sistemas possuem características equilibradas e utilizam o método de componentes simétricas para a estimativa do estado do sistema no período durante a falta. O emprego deste método para a determinação das correntes de cur-tos-circuitos em sistemas desequilibrados, por requerer simplificações e considera-ções que viabilizem sua aplicação, incorre em erros que crescem com o aumento do grau de desequilíbrio dos sistemas. Para o estudo de faltas em sistemas de distribui-ção de energia elétrica, que são inerentemente desequilibrados, a aplicação do mé-todo de componentes de fase permite a obtenção de resultados mais precisos, pois considera modelos que representam o desequilíbrio do sistema. Este trabalho apre-senta um estudo analítico e numérico que analisa a influência dos desequilíbrios e da resistência de falta no cálculo das correntes de curtos-circuitos em sistemas de distri-buição empregando o método de componentes de fase, que constitui atualmente o estado da arte para o estudo de faltas nestes sistemas. A partir de um sistema de dis-tribuição simplificado, modelado com matrizes de impedâncias e admitâncias trifási-cas, calculadas na frequência fundamental do sistema, é apresentada uma equação matricial generalizada, que determina a corrente de falta que flui por uma impedância de falta, para uma dada condição faltosa. A equação proposta é analisada analítica e numericamente para o caso de faltas fase-terra. Simulações numéricas de estudos de caso em um sistema sem laterais ou cargas intermediárias, considerando diferentes graus de desequilíbrios e resistências de falta, apresentam resultados que quando comparados com os resultados para um sistema idealmente equilibrado mostram a influência que o efeito do desequilíbrio possui na determinação das correntes de curtos-circuitos e ratificam a contribuição do estudo proposto. The approaches to short-circuit analysis of electric power systems have con-siderably improved over the last century. They were initially developed to study faults in electric power transmission systems, that have balanced characteristics and the symmetrical component method is used. As the use of this method to determine short-circuit currents in unbalanced systems requires simplifications and considera-tions to suit its application, it incurred a error increase as the systems unbalance de-gree grows. The phase components method allows more accurate results for faults study in electric power distribution systems which are inherently unbalanced as it takes into consideration models that represent the systems unbalance. Therefore an analytical and numerical study that analyses imbalance and fault resistance influence over short-circuits currents calculation in distribution systems is discussed in this work. The currently state-of-the-art method, phase components, is used to calculate faults in unbalanced systems. From an elementary distribution system modeled with three-phase impedances and admittances matrices, it is presented a general matrix equation that expresses the fault current that flows through a fault impedance due to certain fault conditions. The resulting equation is analytically and numerically ana-lysed for this fault type. Numerical simulations of a system with no lateral or inter-mediate loads, considering different imbalance degrees and fault resistances, gener-ate results that compared to the results of an ideally balanced system show the influ-ence of the systems unbalance on the fault.

Accurate Fault location in an Electric Power Distribution System (EPDS) is important in maintaining system reliability. Several methods have been proposed in the past. However, the performances of these methods either show to be inefficient or are a function of the fault type (Fault Classification), because they require the use of an appropriate algorithm for each fault type. In contrast to traditional approaches, an accurate impedance-based Fault Location (FL) method is presented in this paper. It is based on the voltage-sag calculation between two measurement points chosen carefully from the available strategic measurement points of the line, network topology and current measurements at substation. The effectiveness and the accuracy of the proposed technique are demonstrated for different fault types using a radial power flow system. The test results are achieved from the numerical simulation using the data of a distribution line recognized in the literature.