Uso de técnicas de otimização baseadas em derivadas como suporte do planejamento operacional de redes de distribuição de energia elétrica

The usual programs for load flow calculation were in general developped aiming the simulation of electric energy transmission, subtransmission and distribution systems. However, the mathematical methods and algorithms used by the formulations were based, in majority, just on the characteristics of the transmittion systems, which were the main concern focus of engineers and researchers. Though, the physical characteristics of these systems are quite different from the distribution ones. In the transmission systems, the voltage levels are high and the lines are generally very long. These aspects contribute the capacitive and inductive effects that appear in the system to have a considerable influence in the values of the interest quantities, reason why they should be taken into consideration. Still in the transmission systems, the loads have a macro nature, as for example, cities, neiborhoods, or big industries. These loads are, generally, practically balanced, what reduces the necessity of utilization of three-phase methodology for the load flow calculation. Distribution systems, on the other hand, present different characteristics: the voltage levels are small in comparison to the transmission ones. This almost annul the capacitive effects of the lines. The loads are, in this case, transformers, in whose secondaries are connected small consumers, in a sort of times, mono-phase ones, so that the probability of finding an unbalanced circuit is high. This way, the utilization of three-phase methodologies assumes an important dimension. Besides, equipments like voltage regulators, that use simultaneously the concepts of phase and line voltage in their functioning, need a three-phase methodology, in order to allow the simulation of their real behavior. For the exposed reasons, initially was developped, in the scope of this work, a method for three-phase load flow calculation in order to simulate the steady-state behaviour of distribution systems. Aiming to achieve this goal, the Power Summation Algorithm was used, as a base for developing the three phase method. This algorithm was already widely tested and approved by researchers and engineers in the simulation of radial electric energy distribution systems, mainly for single-phase representation. By our formulation, lines are modeled in three-phase circuits, considering the magnetic coupling between the phases; but the earth effect is considered through the Carson reduction. It s important to point out that, in spite of the loads being normally connected to the transformer s secondaries, was considered the hypothesis of existence of star or delta loads connected to the primary circuit. To perform the simulation of voltage regulators, a new model was utilized, allowing the simulation of various types of configurations, according to their real functioning. Finally, was considered the possibility of representation of switches with current measuring in various points of the feeder. The loads are adjusted during the iteractive process, in order to match the current in each switch, converging to the measured value specified by the input data. In a second stage of the work, sensibility parameters were derived taking as base the described load flow, with the objective of suporting further optimization processes. This parameters are found by calculating of the partial derivatives of a variable in respect to another, in general, voltages, losses and reactive powers. After describing the calculation of the sensibility parameters, the Gradient Method was presented, using these parameters to optimize an objective function, that will be defined for each type of study. The first one refers to the reduction of technical losses in a medium voltage feeder, through the installation of capacitor banks; the second one refers to the problem of correction of voltage profile, through the instalation of capacitor banks or voltage regulators. In case of the losses reduction will be considered, as objective function, the sum of the losses in all the parts of the system. To the correction of the voltage profile, the objective function will be the sum of the square voltage deviations in each node, in respect to the rated voltage. In the end of the work, results of application of the described methods in some feeders are presented, aiming to give insight about their performance and acuity

Níveis de energia metabolizável para machos de corte de crescimento lento criados em semiconfinamento

Foram conduzidos três ensaios para avaliar os níveis de energia metabolizável (EM) e a melhor relação energia:proteína (E:P) para aves de corte machos de crescimento lento criadas em semiconfinamento nas fases inicial (1 a 21), de crescimento (22 a 49) e de terminação (50 a 70 dias de idade). em cada ensaio, 400 machos da linhagem ISA Label na fase de criação foram alojados em instalação experimental constituída de 20 piquetes com área coberta de 3,13 m²para alimentação e recolhimento das aves e uma área de pastejo de 72,87 m². O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com cinco tratamentos e quatro repetições de 20 aves. Os níveis de energia metabolizável fornecidos na ração na fase inicial variaram de 2.600 a 3.200 kcal/kg; na fase de crescimento de 2.700 a 3.300 kcal/kg; e na fase final de 2.800 a 3.400 kcal/kg. A proteína bruta e os demais nutrientes foram mantidos constantes em todas as rações, de acordo com recomendações do NRC (1994) para cada fase. A relação energia:proteína e o nível de energia metabolizável que melhoraram o desempenho e as características da carcaça de frangos de corte ISA Label machos criados em sistema semiconfinado em cada fase estudada foram 128 e 2.750; 147 e 2.850 e 172 e 3.100 kcal de EM/kg nas fases inicial, de crescimento e de terminação, respectivamente.

Energia metabolizável de alimentos na formulação de ração para frangos de corte

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da formulação de rações para frangos de corte, com a utilização de valores de energia metabolizável (EM) dos alimentos determinados por diferentes métodos. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro tratamentos, que consistiram na formulação de rações baseadas na: em aparente corrigida e em aparente, ambas determinadas pelo método da coleta total com pintos; em aparente corrigida, determinada pelo método da coleta total com galos; e em verdadeira corrigida, determinada pelo método da alimentação forçada com galos. Na fase inicial, foi obtido maior consumo de ração, ganho de peso e melhor conversão alimentar com a formulação baseada na em aparente corrigida (pintos). Durante a fase final, a formulação com em verdadeira corrigida (galos) promoveu maior ganho de peso e melhor conversão alimentar. No período de 1 a 49 dias, as aves alimentadas com as rações formuladas com em aparente corrigida (pintos) tiveram melhor desempenho. As características de carcaça não foram influenciadas pelos tratamentos. Até os 21 dias de idade, deve-se considerar os valores de em aparente corrigida (pintos), para a formulação das rações de frangos de corte; após essa idade, deve-se considerar os valores de em aparente corrigida (galos) ou em verdadeira corrigida (galos).

Um algoritmo para estimação de estado em alimentadores de distribuição de energia elétrica com base no método da soma de potências

Most algorithms for state estimation based on the classical model are just adequate for use in transmission networks. Few algorithms were developed specifically for distribution systems, probably because of the little amount of data available in real time. Most overhead feeders possess just current and voltage measurements at the middle voltage bus-bar at the substation. In this way, classical algorithms are of difficult implementation, even considering off-line acquired data as pseudo-measurements. However, the necessity of automating the operation of distribution networks, mainly in regard to the selectivity of protection systems, as well to implement possibilities of load transfer maneuvers, is changing the network planning policy. In this way, some equipments incorporating telemetry and command modules have been installed in order to improve operational features, and so increasing the amount of measurement data available in real-time in the System Operation Center (SOC). This encourages the development of a state estimator model, involving real-time information and pseudo-measurements of loads, that are built from typical power factors and utilization factors (demand factors) of distribution transformers. This work reports about the development of a new state estimation method, specific for radial distribution systems. The main algorithm of the method is based on the power summation load flow. The estimation is carried out piecewise, section by section of the feeder, going from the substation to the terminal nodes. For each section, a measurement model is built, resulting in a nonlinear overdetermined equations set, whose solution is achieved by the Gaussian normal equation. The estimated variables of a section are used as pseudo-measurements for the next section. In general, a measurement set for a generic section consists of pseudo-measurements of power flows and nodal voltages obtained from the previous section or measurements in real-time, if they exist -, besides pseudomeasurements of injected powers for the power summations, whose functions are the load flow equations, assuming that the network can be represented by its single-phase equivalent. The great advantage of the algorithm is its simplicity and low computational effort. Moreover, the algorithm is very efficient, in regard to the accuracy of the estimated values. Besides the power summation state estimator, this work shows how other algorithms could be adapted to provide state estimation of middle voltage substations and networks, namely Schweppes method and an algorithm based on current proportionality, that is usually adopted for network planning tasks. Both estimators were implemented not only as alternatives for the proposed method, but also looking for getting results that give support for its validation. Once in most cases no power measurement is performed at beginning of the feeder and this is required for implementing the power summation estimations method, a new algorithm for estimating the network variables at the middle voltage bus-bar was also developed

Uso de técnicas de otimização baseadas em derivadas como suporte do planejamento operacional de redes de distribuição de energia elétrica

The usual programs for load flow calculation were in general developped aiming the simulation of electric energy transmission, subtransmission and distribution systems. However, the mathematical methods and algorithms used by the formulations were based, in majority, just on the characteristics of the transmittion systems, which were the main concern focus of engineers and researchers. Though, the physical characteristics of these systems are quite different from the distribution ones. In the transmission systems, the voltage levels are high and the lines are generally very long. These aspects contribute the capacitive and inductive effects that appear in the system to have a considerable influence in the values of the interest quantities, reason why they should be taken into consideration. Still in the transmission systems, the loads have a macro nature, as for example, cities, neiborhoods, or big industries. These loads are, generally, practically balanced, what reduces the necessity of utilization of three-phase methodology for the load flow calculation. Distribution systems, on the other hand, present different characteristics: the voltage levels are small in comparison to the transmission ones. This almost annul the capacitive effects of the lines. The loads are, in this case, transformers, in whose secondaries are connected small consumers, in a sort of times, mono-phase ones, so that the probability of finding an unbalanced circuit is high. This way, the utilization of three-phase methodologies assumes an important dimension. Besides, equipments like voltage regulators, that use simultaneously the concepts of phase and line voltage in their functioning, need a three-phase methodology, in order to allow the simulation of their real behavior. For the exposed reasons, initially was developped, in the scope of this work, a method for three-phase load flow calculation in order to simulate the steady-state behaviour of distribution systems. Aiming to achieve this goal, the Power Summation Algorithm was used, as a base for developping the three phase method. This algorithm was already widely tested and approved by researchers and engineers in the simulation of radial electric energy distribution systems, mainly for single-phase representation. By our formulation, lines are modeled in three-phase circuits, considering the magnetic coupling between the phases; but the earth effect is considered through the Carson reduction. Its important to point out that, in spite of the loads being normally connected to the transformers secondaries, was considered the hypothesis of existence of star or delta loads connected to the primary circuit. To perform the simulation of voltage regulators, a new model was utilized, allowing the simulation of various types of configurations, according to their real functioning. Finally, was considered the possibility of representation of switches with current measuring in various points of the feeder. The loads are adjusted during the iteractive process, in order to match the current in each switch, converging to the measured value specified by the input data. In a second stage of the work, sensibility parameters were derived taking as base the described load flow, with the objective of suporting further optimization processes. This parameters are found by calculating of the partial derivatives of a variable in respect to another, in general, voltages, losses and reactive powers. After describing the calculation of the sensibility parameters, the Gradient Method was presented, using these parameters to optimize an objective function, that will be defined for each type of study. The first one refers to the reduction of technical losses in a medium voltage feeder, through the installation of capacitor banks; the second one refers to the problem of correction of voltage profile, through the instalation of capacitor banks or voltage regulators. In case of the losses reduction will be considered, as objective function, the sum of the losses in all the parts of the system. To the correction of the voltage profile, the objective function will be the sum of the square voltage deviations in each node, in respect to the rated voltage. In the end of the work, results of application of the described methods in some feeders are presented, aiming to give insight about their performance and acuity

Digestibilidade aparente da energia e da fibra de dietas para ovinos contendo uréia, amiréia ou farelo de algodão

Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a digestibilidade da energia e da fibra de dietas contendo uréia, amiréia ou farelo de algodão como fontes protéicas exclusivas e silagem de milho como volumoso. Utilizaram-se 24 borregos com 11 meses de idade e peso médio 31 kg e o método da coleta total de fezes. A ingestão de matéria seca foi de 64,1; 68,8 e 71,4 g/kg PV0,75/dia e as digestibilidades da energia da FDN e da FB foram 63,0; 67,7 e 64,4%, 39,6; 55,7 e 50,0%, 47,0; 49,3 e 53,4%, respectivamente, para dietas com uréia, amiréia e farelo de algodão. Os ganhos em peso foram 278,5; 348,0; e 293,7 g/anim.dia, na mesma ordem. O uso da amiréia poderá ser o mais adequado, em relação a uréia e farelo de algodão, em dietas para borregos contendo silagem de milho como volumoso.

Efeito da temperatura ambiente e do sistema de criação sobre as exigências de energia metabolizável para mantença de aves reprodutoras pesadas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Energia metabolizável do óleo de soja em diferentes níveis de inclusão para frangos de corte nas fases de crescimento e final

Foram conduzidos dois ensaios de metabolismo utilizando-se frangos de corte machos, com o objetivo de determinar o valor de energia metabolizável aparente (EMA) do óleo de soja, o coeficiente de metabolização da matéria seca (CMMS) e a retenção de nitrogênio (RN) em rações isocalóricas, em função de duas idades das aves: crescimento (22 30 dias) e final (42 50 dias) e quatro níveis de inclusão do óleo de soja: 0; 3,3; 6,6 e 9,9%.Os experimentos tiveram duração de oito dias, sendo três dias para adaptação das aves às rações experimentais e cinco dias para coleta de excretas. O valor energético do óleo de soja foi determinado por diferença. O delineamento utilizado nos dois ensaios foi o inteiramente casualizado, com quatro tratamentos e quatro repetições de seis aves cada. Os valores de EMA do óleo de soja, de RN e do CMMS das rações obtidos para os níveis de 3,3; 6,6 e 9,9% de óleo de soja no período de crescimento foram, respectivamente, de 9.437 kcal/kg, 68,22 g e 75,47%; 9307 kcal/kg, 74,80 g e 74,69%; e 8.701 kcal/kg, 69,98 g e 74,93% e para o período final, de 9.558 kcal/kg, 54,03 g e 79,33%; 8.659 kcal/kg, 48,18 g e 77,92%; e 8307 kcal/kg, 52,88 g e 76,28%. Os níveis de inclusão do óleo de soja não influenciaram os valores de EMA, de RN e o do CMMS. A RN foi maior para aves no período de crescimento e o CMMS foi maior para as aves no período final. A EMA do óleo de soja não foi influenciada pelas idades.

Consumo e digestibilidade total e parcial de dietas utilizando farelo de girassol e três fontes de energia em novilhos confinados

Avaliaram-se o consumo alimentar, a digestibilidade parcial e total e o balanço de nitrogênio, em novilhos confinados. Foram utilizados três novilhos de corte cruzados, canulados no rúmen e no duodeno, distribuídos em dois delineamentos em quadrado latino 3 x 3. As dietas experimentais foram constituídas de 60% de silagem de milho, tendo como fonte de proteína o farelo de girassol e, como fonte de energia, o milho (MI). O milho foi substituído parcialmente pela casca de soja (CS) ou pelo farelo de gérmen de milho (FGM). Quatro indicadores internos (lignina e FDA, FDN e lignina indigestíveis) foram submetidos a 144 horas de digestão in vitro, para estimativa da digestibilidade parcial e total das dietas. Houve maior ingestão dos componentes fibrosos na dieta CS, porém não foi observado efeito sobre o consumo de matéria seca. A lignina subestimou significativamente a digestibilidade. A utilização da FDAi, FDNi e lignina-i para estimar a digestibilidade total é viável, no entanto, a FDAi e lignina-i não estimaram adequadamente as digestibilidades parciais. Houve efeito significativo na digestibilidade ruminal da FDA, com valores mais elevados para CS e semelhantes para FGM, em relação à dieta MI. A digestibilidade total da FDA foi maior na dieta CS, porém, as digestibilidades dos demais componentes não foram afetadas pelas diferentes fontes energéticas. Não houve diferença significativa para a digestibilidade da energia e nos valores obtidos de NDT, com média de 61,5%. A casca de soja e o farelo de gérmen de milho, em substituição parcial do milho, mostraram-se fontes alternativas satisfatórias para a inclusão na dieta de bovinos.

Efeito de diferentes níveis de energia e de programas de alimentação sobre o desempenho de frangos de corte abatidos tardiamente

O experimento foi realizado com o objetivo de avaliar diferentes níveis de energia metabolizável e de programas de alimentação sobre o desempenho de frangos de corte no período de 42 a 57 dias de idade. Foram utilizados 1.600 pintos machos da linhagem Cobb, em um delineamento inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 2 x 4, composto de dois níveis de energia (3.200 e 3.600 kcal EM/kg) e quatro programas de alimentação (recomendações de aminoácidos). As aves foram alimentadas com ração à base de milho e farelo de soja até os 41 dias de idade, quando foram pesadas, homogeneizadas e separadas por tratamento, dando-se início ao fornecimento das rações experimentais. Foram avaliados dados de ganho de peso, consumo de ração e conversão alimentar ao final de cada período experimental, a conversão calórica e o índice de eficiência produtiva para todo o período experimental. O nível de 3.600 kcal EM/kg melhorou o desempenho das aves, mas o fracionamento das exigências de aminoácidos digestíveis em dois períodos piorou os resultados. O desempenho no período de 50 a 57 dias de idade indicou que o abate tardio deve ser antecipado em uma semana, pois, após os 49 dias de idade, ocorre piora na conversão alimentar.

Determinação de Chaveamento para Recomposição do Serviço em Redes de Distribuição de Energia Elétrica em Média Tensão Através de Métodos Baseado em Parâmetros de Sensibilidade

The reconfiguration of a distribution network is a change in its topology, aiming to provide specific operation conditions of the network, by changing the status of its switches. It can be performed regardless of any system anomaly. The service restoration is a particular case of reconfiguration and should be performed whenever there is a network failure or whenever one or more sections of a feeder have been taken out of service for maintenance. In such cases, loads that are supplied through lines sections that are downstream of portions removed for maintenance may be supplied by the closing of switches to the others feeders. By classical methods of reconfiguration, several switches may be required beyond those used to perform the restoration service. This includes switching feeders in the same substation or for substations that do not have any direct connection to the faulted feeder. These operations can cause discomfort, losses and dissatisfaction among consumers, as well as a negative reputation for the energy company. The purpose of this thesis is to develop a heuristic for reconfiguration of a distribution network, upon the occurrence of a failure in this network, making the switching only for feeders directly involved in this specific failed segment, considering that the switching applied is related exclusively to the isolation of failed sections and bars, as well as to supply electricity to the islands generated by the condition, with significant reduction in the number of applications of load flows, due to the use of sensitivity parameters for determining voltages and currents estimated on bars and lines of the feeders directly involved with that failed segment. A comparison between this process and classical methods is performed for different test networks from the literature about networks reconfiguration

Viabilidade técnica e econômica da substituição de fontes convencionais de energia por biogás em assentamento rural do Estado de São Paulo

O objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade econômica da implantação de dois biodigestores com uso de dejetos animais em área do Assentamento de Trabalhadores Rurais no município de Itaberá - SP, no ano de 2005; um deles para o fornecimento de energia para os domicílios e outro para as atividades produtivas. Foram avaliados os benefícios referentes ao fornecimento de energia elétrica e térmica, a partir do biogás, para cinco domicílios da agrovila do assentamento e para as atividades produtivas, comparativamente aos custos de construção e operação para produção de biogás. Os resultados mostraram a viabilidade econômica da produção de gás em ambos os biodigestores. Foram gerados benefícios no valor de R$ 3.698,00 por ano e R$ 9.080,57 por ano, nos biodigestores para os domicílios e produção, respectivamente; bem como o equivalente a R$ 1.478,28 por ano referentes à produção de biofertilizante. O custo anual do processo é de R$ 1.218,50 em cada biodigestor. O prazo de recuperação do investimento é de 2,5 anos e 11 meses, para a produção de biogás nos domicílios e na produção, respectivamente. Os resultados podem ser utilizados para subsidiar políticas públicas direcionadas ao aproveitamento de biomassa para a produção de energia a baixos custos no segmento da agricultura familiar.

Viabilidade econômica da utilização do biogás produzido em granja suínícola para geração de energia elétrica

A produção de biogás por meio de biodigestão anaeróbia representa um avanço para equacionar o problema dos dejetos produzidos pela suinocultura e disponibilidade de energia no meio rural. Este trabalho teve como objetivo estimar a viabilidade econômica de um sistema biointegrado para geração de eletricidade a partir do aproveitamento de dejetos de suínos. Os dados para este estudo foram coletados em uma agroindústria, onde são realizadas diversas atividades agrícolas; entretanto, a suinocultura foi selecionada para o processo de análise de biodigestão anaeróbia, pelo fato de gerar uma grande quantidade de dejetos, com dificuldade de disposição no meio ambiente, configurando um estudo de caso. O biodigestor analisado é um modelo tubular contínuo, com calha de água em alvenaria e com uma manta plástica como gasômetro, onde são depositados diariamente os dejetos de 2.300 suínos em fase de terminação. O investimento inicial para implantação foi estimado em R$ 51.537,17, e os custos anuais do sistema foram de R$ 5.708,20 com manutenção, R$ 4.390,40 com depreciação e R$ 1.366,77 com juros. Concluiu-se que o sistema de produção de biogás é viável do ponto de vista econômico, se o consumo de energia elétrica for de 35 kWh por dia, em média, onde o valor presente líquido (VLP) é de R$ 9.494,90, e a taxa interna de retorno (TIR) é de 9,34% ao ano.

Análise da comercialização de energia elétrica cogerada pelo setor sucroalcooleiro no estado de São Paulo

O Brasil viveu, em 2001, uma crise de oferta de energia elétrica sem precedentes que coincidiu com o processo de reestruturação do setor elétrico brasileiro e possibilitou aos autoprodutores de energia elétrica,como o setor sucroalcooleiro, comercializarem o excedente de energia, obtidos pelo processo de cogeração, que apesar do elevado potencial de comercialização, não está sendo devidamente aproveitado. Este trabalho teve por objetivo caracterizar o mercado de energia elétrica cogerada e analisar os obstáculos à comercialização da energia cogerada, à luz da existência dos custos de transação e econômicos, enfrentados pelo setor sucroalcooleiro e distribuidoras. Para a coleta de informações, foram realizadas entrevistas semi-estruturadas com o responsável pela área de cogeração das usinas e distribuidora de energia, que consistiam em perguntas pré-determinadas que foram lidas na mesma ordem e da mesma maneira para todos os entrevistados para assegurar a comparabilidade dos resultados. As entrevistas foram gravadas, transcritas e examinadas por meio da análise de conteúdo. Os resultados indicaram que poderiam ser estabelecidos contratos de longo prazo, mas os custos de transação e econômicos entre os agentes podem estar superando os benefícios da comercialização de energia elétrica cogerada, fazendo os agentes atuarem preferencialmente no mercado spot

Modelagem de usinas eólicas através de um processo de Markov e técnicas de confiabilidade para a estimativa anual da energia produzida

This study aims to use a computational model that considers the statistical characteristics of the wind and the reliability characteristics of a wind turbine, such as failure rates and repair, representing the wind farm by a Markov process to determine the estimated annual energy generated, and compare it with a real case. This model can also be used in reliability studies, and provides some performance indicators that will help in analyzing the feasibility of setting up a wind farm, once the power curve is known and the availability of wind speed measurements. To validate this model, simulations were done using the database of the wind farm of Macau PETROBRAS. The results were very close to the real, thereby confirming that the model successfully reproduced the behavior of all components involved. Finally, a comparison was made of the results presented by this model, with the result of estimated annual energy considering the modeling of the distribution wind by a statistical distribution of Weibull