Resumo: A instalação e a operação de geradores de médio porte conectados em sistemas de distribuição de energia elétrica demandam a análise de vários aspectos técnicos. As principais metodologias existentes são baseadas em repetidos cálculos de fluxo de carga e de curto-circuito para se obter os locais e níveis de geração permitidos para a instalação desses geradores sem que haja violações de qualquer restrição técnica em regime permanente. Embora essas análises sejam bastante precisas, tais estudos quantitativos não trazem informações adicionais para realizar o gerenciamento técnico dos impactos advindos de múltiplos geradores, ou seja, determinar o grau de influência de cada gerador em determinados quesitos técnicos de forma que estes sejam penalizados ou recompensados de acordo. Adicionalmente, essas metodologias requerem um elevado número de homens-horas e esforço computacional para realizar a análise. Esta tese de doutorado apresenta novas metodologias de análise do impacto de geradores distribuídos em sistemas de distribuição de energia elétrica considerando aspectos técnicos de operação em regime permanente. Com base em matrizes de sensibilidades obtidas a partir da resolução de um único fluxo de carga para o caso base e do cálculo de uma matriz impedância, os métodos propostos permitem determinar a máxima potência que esses geradores podem exportar para o sistema respeitando os limites de regulação de tensão, capacidade de corrente dos condutores e capacidade de interrupção de correntes de curto-circuito dos dispositivos de proteção ou de condução transitória dos cabos. Com simples operações matriciais, o impacto de novas instalações de geradores distribuídos pode ser diretamente estimado para diferentes níveis de demanda, modo de operação dos geradores e níveis de geração dos mesmos. Além disso, tais métodos baseados em sensibilidades permitem que fatores de responsabilidade sejam prontamente calculados, os quais quantificam o impacto percentual de cada gerador em determinados quesitos técnicos. Tais índices numéricos podem ser utilizados por engenheiros de empresas concessionárias de energia para penalizar ou recompensar os produtores de energia que contribuem para a degradação ou não de algum tipo de limite ou restrição operativa dos sistemas de distribuição. Visto que os métodos propostos são baseados em extrapolação de métodos linearizados, seus resultados foram comparados com aqueles obtidos via repetidos cálculos de fluxo de carga e de corrente de curto-circuito, sendo que tal comparação comprova que os resultados obtidos com os métodos aproximados são precisos Ver menos

Abstract: The installation and operation of medium generators in electrical distribution systems demand the analysis of several technical aspects. The main methodologies are based on repetitive power flow and short-circuit calculations in order to obtain the locations and generation levels allowed for the connection of theses generators without violating any technical constraint of steady-state operation. Although these analyses are very precise, such quantitative studies do not bring further information to suitably manage the technical impacts due to multiple generators, that is, the determination of individual generator influence on the technical aspects so that they can be penalized or rewarded in a proper manner. Moreover, these methodologies require a high number of man-hours and processing time. This Ph.D. thesis presents new methodologies for analysis of the impact of distributed generation connected to electrical distribution systems taking into account technical aspects of steady-state operation. Based on sensitivities matrices obtained from only one power flow solution and from one impedance matrix calculation, the proposed methods allow the determination of the maximum power that these generators can export to the grid regarding the voltage regulation, feeder current limits and short-circuit current limits. With simple matrix operations, the impact of adding new generators at any bus of the grid, with any capacity, and any operating mode (leading, lagging or unitary power factor) can be estimated for different power demand. Moreover, such methods based on sensitivities permit a rapid calculation of responsibility factors, which quantify the individual impact of each generator in the technical aspects under analysis. Such indices can be used by electric utility managers and distribution engineers to penalize or reward the electricity producers who depreciate or not the power quality, by violating any limit or operational constraint of the distribution systems. Since these methodologies are based on linearized methods, the results are compared with those obtained by repetitive power flow and short-circuit current calculations. The comparison reveals that the results from the linearized methods are accurate Ver menos