[pt] O sistema elétrico é planejado para operar na condição mais confiável possível de atendimento, sem que sejam violadas as restrições operativas a que está sujeito. Para a busca da região segura de operação utilizam-se vários programas de otimização e simulação. O Fluxo de Potência Ótimo (FPO) é uma ferramenta muito útil para a busca do ponto de operação seguro. Mas, devido a sua complexidade computacional para solução das restrições não-lineares, possui resposta relativamente lenta, impossibilitando a sua utilização em diversos casos práticos, tanto em tempo real, onde existe a necessidade de rapidez de resposta, como no planejamento da operação, quando é necessário um grande número de execuções do FPO. Em contrapartida, o Fluxo de Potência Ótimo Linearizado (FPO DC), devido a sua simplicidade computacional, possui grande rapidez de resposta. Mas, nas suas aproximações não são consideradas as restrições reativas, o que pode levar a uma solução em que estas sejam violadas. Este trabalho apresenta uma metodologia que incorpora ao Fluxo de Potência Ótimo Linearizado restrições reativas em função da potência ativa do geradores, de tal forma que a solução fornecida por este modelo leve em consideração as restrições de tensão e potência reativa. / [en] The electrical network is planned to stay in the most reliable operation conditions, without any violated operation constraints. Many optimization and simulation models are used to define the safe operation region. The Optimal Power Flow (OPF) is a useful tool for the search of the best safe operation point. However, the computational complexity associated to its non-linear constraints implies in a heavy computation time and makes it difficult to be used whenever a fast response is required, as in on-line oporation or even most operation planning problems. On the other hand, the Linearized Optimal Power Flow (LOPF), due to its simplicity, is a very fast tool. However, it does not consider reactive (voltage) constraints, and is not able to detect any violation. This work presents a model to incorporate voltage constraints in the Linearized Power Flow.

[pt] Este trabalho apresenta uma metodologia e correspondente programa computacional para o planejamento da expansão de uma rede distribuição que permite determinar, por exemplo, a localização de banco de capacitores e de reguladores de tensão e/ou auto-boosters, o ganho de tensão e redução de perdas elétricas com a troca de condutores. A metodologia proposta é baseada na solução do problema de fluxo de potência desenvolvido especificamente para a distribuição. O trabalho automatiza procedimentos rotineiros do planejamento dos sistemas de distribuição, aumentando sua eficiência na análise correta de alternativas, auxiliando o planejador na tomada de decisões para determinar a expansão dos sistemas de distribuição. Testes com sistema da COELBA são apresentados. / [en] This work presentes a methodology and a digital computer program for the expansion planning of a distribuition network that allows to determine, for exemple, the location of capacitors bank and voltage regulators and/or automatic-boosters, voltage gain and redution of electrical losses with the changing of conductors. The proposed methodology is based on the solution of the power flow problem developd espcifically to distribution systems. The work automatizes common procedures for distribuition systems planing, increasing its efficiency in choosing correct alternatives, aidding the planer to make decisions to determine the distribution systems expansion. Several tests with COELBA system s are presented.

[pt] Este trabalho apresenta uma metodologia para o cálculo de Fluxo de Potência em redes radiais através do Método de Soma de Potências, que explora as características dos parâmetros da rede bem como a sua topologia, constituindo- se em um método bastante rápido e robusto. Propõe-se também uma nova metodologia para o controle de tensão na rede através de rotinas de sensibilidade visando a efetuação de manobras ou cortes de carga na rede. São apresentados testes com sistemas realistas. / [en] This work presents a methodology for radial power flows based on the power Summation Method, able to exploit the network particular characteristics in order to achieve accuracy and efficiency. This work also presents a novel model for radial network control based on sensitivity coefficients that evaluate load transfer or curtailment effects on network performance. Some tests with realistic systems are presented.

[pt] O fluxo de potência probabilístico é considerado uma técnica eficiente na obtenção de índices de segurança, tais como: a probabilidade de sobrecarga nas linhas de transmissão, probabilística de sobretensão em barramentos, etc., os quais são medidas extremamente úteis no planejamento e na operação de sistemas de potência. Este índices são obtidos dada a capacidade de tal algoritmo considerar a natureza probabilística das cargas em uma única solução. Nesta tese, a dependência entre as potências nodais é modelada de forma a considerar fatores ambientais e sociais como também o critério de pré-despacho usado no balanço da potência ativa do sistema. Estes aspectos são então incluídos no fluxo de potência probabilístico e o novo algoritmo é testado com dois sistemas de potência. O novo algoritmo de fluxo de potência probabilístico considerando dependências entre as potências nodais proposto por esta tese pode ser visto como uma técnica bastante realística para avaliar os riscos de insegurança dos sistemas de potência. / [en] Probabilistic load flow can be considered an efficient technique in order to essess security índices, such as: the probability of a line being greater than its thermal rating, probability of a busbar voltage being outside its operational constraints, etc., which are extremely useful measurements in planning and operation of power systems. These indices are schieved due to the capability of such algorithm in recognising the probabilistic nature of generation and load within one solution. In this thesis, the dependence between nodal powers is modelled in order to account environmental and social factors and the unit commitment criteria used to balance the system active power. These aspects are then included in the conventional probabilistic load flow and the new algorithm is tested with two power systems. The new probabilistic load flow algorithm considering dependence between nodal powers proposed by this thesis can be seen as very realistic technique to evaluate system security risks.

[pt] Este trabalho apresenta uma metodologia para a consideração das restrições de segurança no modelo de Análise de Confiabilidade Composta de Sistemas de Potência, obtendo índices que permitem avaliar a segurança da operação do sistema. A metodologia proposta é baseada na identificação das restrições críticas do sistema e relaxação das restrições não críticas durante a solução do problema de Fluxo de Potência Ótimo. São apresentados testes com sistemas realistas. / [en] This work presents a methodology for considering security constraints in Power Systems Composite Reliability Evaluation obtaining índices to evaluate system operation security. The proposed approach is based on the identification of system critical constraints and relaxation of non-critical constraints in the solution of the Optimal Power Flow problem. Some tests with realistic systems are presented.

[pt] Após a análise de inúmeras deficiências inerentes à formulação clássica do problema do fluxo de carga, apresentou-se uma formulação mais ampla que, entretanto, implica na resolução de um sistema não linear de desigualdades. Esse, é tratado à luz de programação não linear e resolvido através da combinação do Método das penalidades com Métodos quase-Newtonianos, dando-se especial atenção ao de Davidon-Fletcher-Powell. Constatada a viabilidade de implementação em tempo hábil desse procedimento, estendeu-se a aplicação à outros problemas de análise de sistemas de potência; alocação ótima de potência reativa, minimização de perdas, dando-se ênfase ao primeiro. Inúmeros testes com sistemas de diversas configurações e dimensões entre 5 e 57 barras, foram realizadas com ótimos resultados computacionais (tempo de processamento e qualidade da solução obtida). Concluiu-se que a metodologia apresentada pode servir como valioso instrumento na área de análise de sistemas de potência. Em particular, constou-se a viabilidade de utilização para o controle On Line da Operação. / [en] After the analysis of numerous deficiencies inherent in the classical formulation of the load flow problem, a more general formulation is presented. Howerer, this formulation requires the solution of a non-linear system of inequalities. These, treated in the non-linear programming framework, are solved by a combination of Penalty and Quasi-Newton Optimization Methods, special attention being given to the Davidon-Fletcher-Powell approach. Having verified the applicability of the procedure to such problem, the application was extended to other problems in the analysis of power systems: optimum allocation of reactive power, minimization of losses, with special attention given to the first. Many tests on systems of diverse configuration and, with dimensions varying from 5 to 57 bars, were realized. Excellent results were obtained, with respect to processing time and the quality of the solutions. It is concluded that the method presented can serve as a valuable tool in the area of power system analysis and in particular, for the On-Line control of the Operation.

[pt] Um algoritmo de Fluxo de Potência Probabilístico (FPP) permite avaliar a probabilidade de ocorrência de certos eventos em um sistema de potência, baseado em seu desempenho passado, na previsão das demandas e nas disponibilidades das unidades geradoras e equipamentos de transmissão. Tais eventos são sobrecargas, sobre/subtensões e insuficiência de geração de potência ativa/reativa. As probabilidades ou riscos associados a tais eventos são medidas ou índices de adequação relacionando cargas, equipamentos disponíveis e a política operativa. Pode-se dizer que a formulação de FPP mais realista até hoje proposta possui duas restrições básicas. A primeira é a dificuldade de se obter simultaneamente e de forma eficiente, todos os índices de adequação. A segunda está relacionada com a precisão do algoritmo para as grandezas reativas, mesmo para níveis de incerteza não muito elevados. Neste trabalho, além de ser proposto um novo algoritmo de solução que resolve as restrições anteriormente citadas de forma bastante simples e eficaz, são demonstradas diversas aplicações dos algoritmos de FPP e também definidas metodologias de utilização desta ferramenta em estudos de planejamento da operação e da expansão, ressaltando-se ainda as similaridades com a análise de confiabilidade global de sistemas de potência. A aplicação dos métodos de FPP, obtendo informações adicionais para complementar a abordagem determinística convencional, tem demonstrado ser uma ferramenta auxiliar bastente útil no processo de tomada de decisão. As vantagens da inclusão deste algoritmo no rol de técnicas imprescindíveis aos engenheiros vem incentivando o uso desta abordagem de maneira mais ampla. / [en] A Probabilistic Power Flow Algorithm (PPF) allows the practical evaluation of the probability of occurrence of power system events, based on their historical performance, load forecast and availability of generating units and transmission equipment. Such events are overlads, undervoltages, overvoltages and indufficiency of active/reactive power generation. The probabilities or risks associated to these events are adequacy measures, or indices, linking loads, available equipment and operational policies. The practical PPF formulations available in literature present two main drawbacks. The first one is related with the computational difficulty in simultaneously obtaining all basic adequacy indices, within an efficient computational scheme. The second is related with the accuracy of calculated reactive figures, even in the case of modest uncertainty levels. In this work, a new, simple and efficient PPF algorithm, which alleviates the previous drawbacks, is proposed. Several practical applications of the proposed PPF algorithm are described as well as methodologies for its use in operational and expansion planning. Also, the similarities between PPF and composite reliability evaluation algorithms are emphasized. The application of PPF methods, providing additional information to the conventional deterministic approaches, has shown to be a very important auxiliary tool in the decision making process, thus contributing for the broad use of probabilistic methods.

[pt] Neste trabalho são apresentados modelos para a dinâmica vertical e para a dinâmica lateral de veículos terrestres e desenvolve-se um procedimento para o aclopamento desses modelos. A simulação computacional é empregada para a análise e comparação do desempenho de veículos com suspensão convencional e ativa, quanto à dirigibilidade e estabilidade em curva. É realizado um estudo sobre a influencia dos parâmetros típicos dessas suspensões no comportamento das principais variáveis que caracterizam a dinâmica dos veículos, utilizando dados reais. / [en] In this work models of vertical and lateral vehicle dynamics are presented. A procedure to couple them is also developed. A numerical simulation is applied to analyze and compare the performance between a vehicle with a conventional suspension and another with an active suspension. An analysis, based on real data, of how some chacteristic parameters of those suspensions influence the behavior of the main variables that characterize the vehicle dynamics is also performed.

[pt] Esta dissertação apresenta uma aplicação das técnicas de Fluxo de Potência Probabilístico (FPP) no planejamento da expansão de sistemas de potência. Um breve resumo da formulação e solução do problema de FPP é incluído para identificar as diferenças entre esta técnica e outras ferramentas disponíveis tais como os algoritmos de avaliação da confiabilidade composta - geração e transmissão. O potencial das técnicas de FPP será demonstrado através de um estudo utilizando o Sistema Norte/Nordeste brasileiro. O planejamento da expansão da rede elétrica de uma área deste sistema, obtido através de um algoritmo convencional de fluxo de potência, é comparado com aquele obtido por um programa de FPP que modela as indisponibilidades de capacidade de geração, bem como as incertezas existentes nos picos de cargas. As diferenças significativas demonstram os benefícios das técnicas de FPP. Uma ênfase especial é dada à modelagem de curto e longo prazos das incertezas das cargas. / [en] This dissertation presents an application of Probabilistic Load Flow (PFL) techniques to the expansion planning of power systems. A brief review of the PFL formulation and solution is included to identify differences between this technique and other available tools such as composite generation and transmission reliability evaluation algorithms. The potencial of the PLF technique is demonstrated by a case study using the Brazilian North/Northeastern system. The network expansion planning of an area of this system is studied using a conventional load flow program and the results compared with those obtained from a PLF program that models generation capacity unavailabilities and peak load uncertainties. The significant diffrences demonstrate the benefits of the PLF technique. Special emphasis is given to short and long term modeling using analyses of real system load data.

[pt] A estabilidade de tensão tornou-se nos últimos anos tema de intensa pesquisa, envolvendo principalmente a identificação da natureza do problema e a busca de estratégias mais favoráveis para a operação e planejamento dos sistemas de potência. Este trabalho apresenta um relato da evolução da análise do fenômeno sendo, posteriormente descritos os detalhes de sua abordagem através da teoria das bifurcações em sistemas dinâmicos não-lineares. São caracterizados o limite de transmissão de potência à estabilidade de tensão e a geometria das trajetórias no espaço de estados em pontos de equilíbrio em suas proximidades. O estabelecimento de equivalência entre os modelos dinâmico e estático tornou possível o emprego de métodos baseados nas equações algébricas do fluxo de carga na determinação do limite de estabilidade de tensão e na avaliação do comportamento dinâmico local. Com base no algoritmo de fluxo de carga convencional, foi desenvolvido um programa computacional que emprega o método de continuação parametrizado. Os métodos de continuação permitem a obtenção do conjunto completo das soluções reais, relacionadas por um parâmetro escalar, de um sistema de equações. Mostra-se que a aplicação desses métodos em conjunto com as técnicas de análise modal resulta em uma forma eficiente para a seleção e localização de reforços visando aumentar a capacidade global de transmissão dos sistemas de potência. / [en] In the past few years voltage stabiity has become a subject of intense research involving the identification of the nature of this problem and the seek of suitable strategies for power systems operation and planning. In this work it is presented a report on the evolution in the analysis of this phenomena and it is described the details of its approach through the dynamic nonlinear systems bifurcation theory. The power transmission limit imposed by the voltage stability conditions is addressed and the geometry of the trajectories in state space considering the equilibrium points on the vicinity of this limit is deeply studied. The establishment of the equivalence conditions between the dynamic and static power system models made it possible to employ load-flow algebraic equations based methods on both the determination of the power transmission limit and the evaluation of local dynamic behaviour. A load-flow based computer program which uses the parameterized continuation method was developed. The continuation methods are widely known for providing the determination of whole set of a system s solutions which are related by a scalar parameter. In the closure, it is shown that the application of these methods, in a complementary basis with the modal analysis techniques, results in an efficient procedure to promote the choice and location of devices to improve the power system global tranmission capacity.