ABSTRACT The impact of photovoltaic generation in the electrical network’ behaviour depends on the quantity of injected power. Thus, during the network analysis, all factor that could influence that power must be considered. In this paper, a methodology to analyse the network’ behaviour under the presence of photovoltaic generation is presented. The proposed methodology takes into account the stochastic nature of the photovoltaic insertion in the network via the MonteCarlo simulation method. In order to evaluate the influence of coincidence between PV generation and demand, a three-phase low-voltage network with residential and commercial users is considered. Simulations are performed along a day and considering several levels of photovoltaic penetration. Therefore, the proposed methodology can be used in operation planning studies performed by utilities.

RESUMEN El impacto de la generación fotovoltaica en el comportamiento de la red eléctrica depende de la cantidad de potencia inyectada. Así, durante el análisis de la red, todos los factores que pueden influenciar esa potencia deben ser considerados. En este trabajo, una metodología para analizar el comportamiento de la red ante la presencia de generación fotovoltaica es presentada. La metodología propuesta tiene en cuenta la naturaleza estocástica de la inserción fotovoltaica en la red a través del método de simulación de Monte Carlo. A fin de evaluar la influencia de la coincidencia entre la generación fotovoltaica y la demanda, una red de baja tensión trifásica con usuarios residenciales y comerciales es considerada. Las simulaciones son realizadas a lo largo de un día y considerando varios niveles de penetración fotovoltaica. Por lo tanto, la metodología presentada puede ser utilizada en los estudios de planeamiento de la operación realizados por las concesionarias de energía.

RESUMEN En los últimos años, el crecimiento de la población en las áreas urbanas de las ciudades de Latinoamérica ha causado aumento en la demanda eléctrica de manera dispersa, trayendo desafíos a la planificación de los sistemas de distribución, para satisfacer esta demanda. Además, los incentivos para instalación de generación distribuida hacen necesario realizar análisis con perspectiva espacial para determinar los lugares de mayor impacto en las redes de distribución eléctrica. Los sistemas de información geográfica son herramientas computacionales que permiten el procesamiento de datos con referencia geográfica. Estos sistemas pueden colaborar en la visualización de las características socioeconómicas y las variables distribuidas en la zona de estudio, proporcionando informaciones a los planificadores de distribución. Este trabajo muestra herramientas computacionales que ayudarán a las empresas de distribución, utilizando técnicas disponibles en sistemas de información geográfica para caracterizar las particularidades locales, en la zona de concesión, de las empresas de distribución.

ABSTRACT In recent years, the population growth in urban areas of Latin American cities has resulted in an increase in demand for electricity in a dispersed manner, bringing challenges to the planning of distribution systems to supply this demand. In addition, incentives for the installation of distributed generation make it necessary to carry out analyzes with a spatial perspective to determine the places of impact in the electricity distribution networks. Geographic information systems are computational tools that allow the processing of data with geographic reference. These systems can collaborate in the visualization of the socioeconomic characteristics and the variables distributed in the zone of study, being able to provide information to the distribution planners. This work shows computational tools that will help distribution utilities, using techniques available in geographic information systems to characterize the local factors in concession zone of the distribution utilities.

RESUMO Nos últimos anos, o crescimento da população nas áreas urbanas das cidades de Latino América, resultou no aumento da demanda elétrica de forma dispersa, trazendo desafios ao planejamento de sistemas de distribuição para atender essa demanda. Além disso, incentivos para a instalação de geração distribuída tornam necessária a realização de análises com caráter espacial para determinar os locais de maior impacto nas redes de distribuição de energia. Os sistemas de informação geográfica são ferramentas computacionais que permitem o processamento de dados com referência geográfica. Esses sistemas podem colaborar na visualização das características socioeconômicas e das variáveis distribuídas na zona de estudo, podendo fornecer informações aos planejadores de distribuição. Este trabalho mostra ferramentas computacionais que ajudarão os serviços de distribuição, usando técnicas disponíveis em sistemas de informação geográfica para caracterizar os fatores locais da zona de concessão dos serviços de distribuição.

El objetivo principal de esta investigación consiste en calcular los precios de contrato de la generación distribuida (gd) considerando su interacción con la compañía distribuidora. La metodología propuesta consiste en modelar la dinámica de compra y venta de energía de gd usando conceptos de teoría de juegos y programación binivel. Para validar la metodología propuesta se realizaron varias pruebas en un sistema de distribución de 34 barras cambiando el número y el tamaño de las unidades de gd. Los precios de contrato calculados con esta metodología representan un equilibrio entre la maximización de utilidades que busca el propietario de la gd y la minimización de pagos que busca la empresa distribuidora. De esta forma, se concluye que la metodología propuesta en este artículo provee incentivos eficientes para ambos agentes, entregando una solución en la que la gd y la empresa distribuidora se benefician mutuamente. Adicionalmente, la ubicación de las unidades de gd también puede considerarse dentro del modelo y de esta manera encontrar, no solo el precio de contrato, sino también la ubicación de equilibrio.

The main objective of this research is the contract pricing calculation of distributed generation (dg) considering its interaction with the distribution company. The proposed methodology consists in modeling the dg energy trading using game theory concepts and bilevel programming. To validate the proposed methodology several tests are carried out with a 34 bus distribution system, changing the number and size of the dg units. The contract prices calculated with this methodology represent an equilibrium between the profit maximization pursued by the dg owner and the minimization of payments procured by the distribution company. Consequently, it can be concluded that the proposed methodology provides efficient incentives for both agents, providing a solution in which the dg and the distribution company are mutually beneficial. Furthermore, the location of the DG units can also be considered in the model, so that not only the contract price but also the equilibrium location can be found.

Neste artigo é aplicado o método de estimação por pontos para resolver o problema do fluxo de potência trifásico probabilístico para sistemas de distribuição trifásicos desbalanceados. Através da aplicação deste método são determinadas as funções de distribuição de probabilidade das tensões nas barras (magnitude e ângulo) e os fluxos potência ativa e reativa nos ramos da rede. Dois esquemas do método de estimação por pontos são apresentados (2m e 2m+1 pontos). Para testar os métodos propostos são empregados os sistemas IEEE de 4, 34 e 123 barras. Os resultados obtidos através dos esquemas são comparados aos obtidos por uma simulação de Monte Carlo. Esta análise permite avaliar as potencialidades do método em termos de precisão e tempos de simulação.

In this paper the point estimation method is applied to solve the probabilistic power flow problem for unbalanced three-phase distribution systems. Through the implementation of this method the probability distribution functions of voltages (magnitude and angle) as well as the active and reactive power flows in the branches of the distribution system are determined. Two different approaches of the point estimation method are presented (2m and 2m+1 point schemes). In order to test the proposed methodology, the IEEE 34 and 123 bus test systems are used. The results obtained with both schemes are compared with the ones obtained by a Monte Carlo Simulation (MCS).

Este trabalho apresenta uma proposta para a valorização dos serviços ancilares de reserva operativa, sob um esquema competitivo composto por geradores hidrelétricos. Nesse esquema, os geradores ofertam pela disponibilidade do serviço. Esta proposta busca atribuir um valor à reserva de forma eficiente, em função da concorrência entre os agentes e as condições de operação do sistema. Na primeira parte do artigo, são descritos diversos aspectos relacionados com a reserva operativa destacando, particularmente, os componentes de custo de disponibilidade, uso e oportunidade destes serviços. Na segunda parte é apresentada a proposta propriamente dita, indicando a estrutura do mercado, o tipo de ofertas, assim como um modelo de despacho hidrelétrico conjunto de potência e reserva, que considera as restrições hidráulicas e elétricas do sistema. Estas considerações são importantes no caso do Sistema Brasileiro, já que existe uma alta porcentagem de produção hidrelétrica, cuja operação precisa ser coordenada de forma centralizada, visando minimizar os custos operacionais. O problema de despacho é modelado através de uma formulação linear inteira mista, e é resolvido usando um solver de otimização comercial. A proposta é aplicada em um sistema de três barras e três geradores com fins ilustrativos.

A pricing proposal for operating reserve ancillary services in a hydraulic competitive framework is presented. In this framework, generator agents bid for the availability of the service. This proposal aims the efficient reserve pricing based on both, agents competition and system operating conditions. In the first part of this paper, some aspects concerning to operating reserve are described, focusing, particularly, in the availability, use and opportunity costs. In the second part, the proposal is described, showing the market structure, the type of auctions and a joint power and operating reserve dispatch model, that considers the hydraulic and electrical characteristics of the system. These considerations are important in the Brazilian system, where there is a high percentage of hydraulic generation, that needs to be coordinated in a centralized manner, optimizing the operational costs. The problem is modeled with a linear integer mixed formulation, and is solved using a commercial optimization solver. The methodology is applied on a three bus, three generator system for illustrative purposes.

Este trabalho é dedicado a estudar e discutir dois dos principais métodos para resolver o problema da alocação, para geradores e cargas, de custos pelo uso do sistema de transmissão. São apresentados e discutidos o método Nodal, que é baseado na sensibilidade do fluxo de potência com relação à potência injetada em cada barra, e o método baseado na matriz de rede Zbus. Resultados, análises e conclusões foram realizados, inicialmente, com o sistema 4-barras, que permite que se obtenha uma melhor interpretação do comportamento dos métodos. Em seguida, os métodos são analisados usando outros dois sistemas: os sistemas IEEE 24-barras e IEEE 30-barras.

This work is addressed to study and to discuss two of the main methods to solve the network cost allocation to generators and demands. The Nodal method, that is based on power flow sensitivity with relation to power injected, and the method based on Zbus network matrix, are presented and discussed. Results, analysis and conclusions are done, initially, with a 4-bus system, that allows a better interpretation of the method behaviors. In addition, results are taken from other two systems: the IEEE 24-bus and the IEEE 30-bus system are done.

In this work a detailed modeling of three-phase distribution transformers aimed at complementing well-known approaches is presented. Thus, incidence of angular displacement and tapping is taken into account in the proposed models, considering both actual values and per unit. The analysis is based on minimal data requirement: solely short-circuit admittance is needed since three-phase transformers are treated as non-magnetically-coupled single-phase transformers. In order to support the proposed methodology, results obtained through laboratory tests are presented.

Uma análise de desempenho dos principais métodos de alocação de perdas para geradores e cargas é realizada. São discutidos dois métodos baseados na técnica pro-rata, três procedimentos baseados em técnica incremental, um método baseado em participação proporcional e mais um método baseado na teoria de circuitos elétricos. Os algoritmos são testados, primeiramente, com exemplos didáticos de fácil verificação de potencialidades e desvantagens, para em seguida avaliar resultados com sistemas de porte maior (IEEE 118). Os resultados apresentados e discutidos verificam: a localização e a magnitude de geradores e cargas; a possibilidade de se ter agentes bem ou mal localizados em cada configuração da rede; o desempenho com alterações na rede elétrica; e o comportamento discriminatório. Conclusões e recomendações são apresentadas.

An analysis of the principal methods of transmission loss allocation acting for generators and loads is presented. Two methods based on the pro-rata technique, three marginal procedures, one method based on proportional sharing and one more method based on the theory of electric circuits are discussed. The algorithms are tested, firstly, with didactic systems for easy verification of potentialities and disadvantages, following of a result evaluations with a large systems (IEEE 118). The presented and discussed results consider: the location and the magnitude of generators and loads; the possibility of having agents well or badly located in each configuration of the net; the performance when variations in the network happen; and the discriminatory behavior. Conclusions and recommendations are stated.