Orientador: Prof. Dr. Edmarcio Antonio Belati / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / Esta dissertação apresenta um estudo para sistemas de distribuição e transmissão de energia elétrica com Fluxo de Carga AC Linearizado (FCACL). Este estudo é baseado no Fluxo de Carga AC (FCAC) em que é realizada uma linearização nas equações de balanço das potências ativas e reativas utilizadas na modelagem original do FCAC. Ao contrário dos algoritmos de FCAC, esta técnica não requer um processo iterativo, o que resulta em uma metodologia rápida e robusta. O FCACL considera todos os acoplamentos do modelo tradicional de FCAC, tais como o acoplamento de potência ativa com os ângulos de fase e o acoplamento da potência reativa com as magnitudes de tensão, diferentemente do que ocorre no método tradicional de Fluxo de Carga DC (FCDC), que considera apenas a parte ativa do acoplamento. O método é adequado para estudos de contingência e de carregamento, e sendo indicado em situações em que há a necessidade de se obter soluções rápidas e repetidas. A grande vantagem é que o método não é iterativo e oferece soluções, mesmo quando FCAC tradicional diverge e apresenta mais precisão do que o FCDC. O método foi testado no sistema didático de transmissão de 3, 14, 30 e 118 barras e nos sistemas de distribuição de 34, 70 e 126 barras. Os resultados demonstram a eficácia do método. A metodologia proposta foi desenvolvida e implementada em ambiente Matlab®, de forma a compor a ferramenta computacional de análises de sistemas elétricos, a ANASEP. As soluções foram comparadas com os métodos de FCAC, FCDC e de Backward/Forward Sweep (BFS), estes dois últimos também uma contribuição para ferramenta que passará a ser identificada como ANASEP 2.0. / This dissertation presents a load flow method for electricity distribution and transmission system called AC Linearized Flow Power (LACLF). The method is based on the AC Load Flow (ACLF) which are held in the linearization equations of the Jacobian matrix. Unlike ACLF algorithm, this method does not require an iterative process, which results in a fast and robust method. The LACLF considers all the coupling ACLF, including the coupling of active power with the magnitude of voltage and reactive power coupling with the phase angle, different from the traditional DC load flow method (DCLF). The method is suitable for contingency studies and can be used when solutions quick, robust and repeatedly are requested. The big advantage is that the method is not iterative and offers solutions even where traditional ACLF diverges and more accurately than the DCLF. The method was applied to the distribution systems 34, 70 and 126 bus and applied to the transmission systems 3, 14, 30 and 118 bus. The partial results of the tests demonstrate the effectiveness of the methodology. The proposed methodology has been developed and implemented in Matlab® environment, in order to compose a computational tool for electrical system analysis, ANASEP. The solutions were compared with the methods of FCAC, FCDC and Backward / Forward Sweep (BFS), the latter two also a contribution to tool that had become identified as ANASEP 2.0.

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Orientador: Marcos Julio Rider Flores / Resumo: Os problemas de planejamento da expansão de sistemas de transmissão e de fluxo de potência ótimo são de grande importância na área de sistemas de transmissão de energia elétrica. O primeiro consiste em determinar a expansão ótima do sistema, que deve ocorrer com o menor gasto monetário possível. No problema fluxo de potência ótimo deve-se encontrar o estado de operação do sistema de forma a minimizar um objetivo, no caso, os custos de geração. Ambos problemas possuem modelos de programação não-linear inteira mista. Além disto, o resultado ótimo de ambos deve cumprir com restrições operacionais, como o limite de tensão nas barras, os limites de fluxos nos ramos e os limites dos geradores. Para resolver os problemas citados, neste trabalho são apresentados modelos matemáticos de programação linear inteiro misto, aproximados, baseados em um modelo linearizado de fluxo de carga AC, que considera a presença da potência reativa, das perdas no sistema e magnitudes de tensões nas barras diferentes do valor nominal. Todos os modelos foram escritos na linguagem de modelagem matemática AMPL e resolvidos com o solver comercial CPLEX. Os modelos propostos foram testados com os sistemas IEEE de 14, 30, 57, 118 e 300 barras e com o sistema Garver para o planejamento da expansão de sistemas de transmissão. Os resultados foram comparados utilizando-se um fluxo de carga não linear, para verificar-se a precisão dos modelos propostos. / Abstract: The transmission network expansion planning and the optimal power flow problems are of great importance in the field of electricity transmission systems. The first consists in determining the optimal expansion of the system, which must be done with the least possible investment. In the optimal power flow problem it must found the operating status of the system in order to minimize an objective, in this case, generation costs. Both problems have mixed-integer nonlinear programming models. In addition, the optimal solution of both must comply with operating constraints, such as the voltage limit on buses, the limits flows in branches and the limits of the generators. To solve the problems cited, in this work are presented approximate mixed integer linear programming models based on a linearized AC load flow model, which considers the presence of reactive power, the losses in the system and of nominal bus voltage magnitudes. All models were written in mathematical modeling language AMPL and solved with the commercial solver CPLEX. The proposed models were tested with the IEEE systems of 14, 30, 57, 118 and 300 buses and with the Garver system for transmission network expansion planning. Results were compared using a nonlinear load flow model, to verify the accuracy of the proposed models. / Mestre