Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema de tomada de decisão que propõe uma metodologia inteligente, de tal maneira a efetuar a melhor alocação possível de um grupo de usuários a um grupo de recursos em um espaço geográfico. Tal metodologia se baseou na lógica fuzzy e ao longo da dissertação foram feitas comparações com outras técnicas, como o Algoritmo Ingênuo e a Busca Exaustiva. O conjunto de dados que foi adotado como o escopo desse trabalho foi a matrícula de alunos do município de Nova Iguaçu. / This thesis presents the development of a decision system which proposes an intelligent methodology whose main purpose is making the best allocation as possible of a users set to a resources set in a geographic space. This methodology was supported on fuzzy logic and during the thesis; it was done comparisons with other techniques like Exhaustive Search and Plane Sweep. Two datasets were used in this thesis: a schools set and a students Agroup, both situated in the city of Nova Iguaçu, RJ, Brazil.

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema de tomada de decisão que propõe uma metodologia inteligente, de tal maneira a efetuar a melhor alocação possível de um grupo de usuários a um grupo de recursos em um espaço geográfico. Tal metodologia se baseou na lógica fuzzy e ao longo da dissertação foram feitas comparações com outras técnicas, como o Algoritmo Ingênuo e a Busca Exaustiva. O conjunto de dados que foi adotado como o escopo desse trabalho foi a matrícula de alunos do município de Nova Iguaçu. / This thesis presents the development of a decision system which proposes an intelligent methodology whose main purpose is making the best allocation as possible of a users set to a resources set in a geographic space. This methodology was supported on fuzzy logic and during the thesis; it was done comparisons with other techniques like Exhaustive Search and Plane Sweep. Two datasets were used in this thesis: a schools set and a students Agroup, both situated in the city of Nova Iguaçu, RJ, Brazil.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-15T17:29:47Z No. of bitstreams: 1 bernardojacquesdelgadocosta.pdf: 7161081 bytes, checksum: 43a871813092712bd1059913da9e445f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T16:01:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bernardojacquesdelgadocosta.pdf: 7161081 bytes, checksum: 43a871813092712bd1059913da9e445f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T16:01:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bernardojacquesdelgadocosta.pdf: 7161081 bytes, checksum: 43a871813092712bd1059913da9e445f (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Este trabalho propõe um método capaz de promover, em tempo real e de forma automática, a restauração de um sistema elétrico de distribuição radial frente a uma contingência em qualquer ponto, utilizando somente dados facilmente obtidos pelos equipamentos de proteção e controle disponíveis, tais como: valores de tensão, corrente, fator de potência e estado do equipamento. Devido à característica de operação autônoma do método, são considerados apenas os equipamentos telecontrolados instalados na rede. Muitos métodos têm sido propostos para o problema de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição. Entretanto, em sua maioria, são dependentes de dados da rede que não podem ser facilmente obtidos, tais como os valores de impedância das linhas, demanda das cargas, entre outros dados. Além disso, normalmente são propostos planos de restabelecimento que deverão ser analisados pelo operador do Centro de Operações da Distribuição (COD) para que ele, posteriormente, execute as ações necessárias para o restabelecimento do sistema. O método proposto pode ser resumido como segue. Após a atuação do dispositivo de proteção frente a uma falta, o algoritmo entra em operação e identifica a área afetada, promovendo o isolamento dos trechos com defeito. Feito isso, é realizada uma análise das possibilidades de restauração do sistema, que se baseia na seleção de trechos pertencentes a alimentadores adjacentes à área afetada, que atendam algumas restrições. Após a seleção, é realizado um teste de todas as combinações possíveis de serem realizadas com esses trechos e a melhor solução é executada, podendo essa ser baseada no maior número de cargas restabelecidas ou na restauração do maior número de cargas prioritárias. / This work proposes a method capable of promoting, in real time and automatically, the restoration of a radial distribution system after a contingency at any point, using only data easily obtained by the available protection and control equipments, such as: voltage, current, power factor and equipment status. Due to the automatic operation feature of the method, only the equipments with remote control installed in the network are considered. Many methods have been proposed for the problem of distribution systems restoration. However, most rely on network data that cannot be easily obtained, such as line impedance, load demand, and other data. In addition, the proposed restoration plans should normally be reviewed by the operator of Distribution Operations Center (DOC), so that he can then take the necessary steps to restore the system. The proposed method can be summarized as follows. After the protection device acts against a fault, the algorithm starts and identifies the affected area, promoting the isolation of the faulty sections. Once this is done, an analysis is made of the possibilities of system restoration, which is based on the selection of sections belonging to adjacent feeders of the affected area, which meet some restrictions. After the selection, all possible combinations to be performed with these sections are tested and the best solution is performed, which can be based on the largest number of loads restored or the restoration of the largest number of priority loads.

O presente trabalho apresenta a identificação de parâmetros de motor de indução linear tubular para a extração de petróleo, denominado de MATÆOS -- Motor Assíncrono Tubular para Aplicação na Extração de Óleo Subterrâneo. O primeiro passo para a identificação de parâmetros do motor foi a implementação da bancada de testes com o seu sistema de controle e supervisório. O modelo adotado corresponde à situação de operação em regime estacionário e consiste no circuito contendo resistores e indutores tradicionalmente utilizado para representar motores de indução. A identificação dos parâmetros foi realizada por meio de um procedimento de otimização tomando por base o balanço de potência do motor. Para isso, em função dos parâmetros do modelo, definiu-se e minimizou-se uma medida de erro entre as potências medidas e as calculadas pelo modelo para um conjunto pré-fixado de escorregamentos. A solução desse problema de otimização foi obtida por meio de uma busca exaustiva, uma vez que o número de variáveis independentes do problema é pequeno e uma região contendo o ponto de mínimo é conhecida com razoável confiança. Os resultados obtidos indicam que os valores dos parâmetros nominais a quente apresentam algumas diferenças em relação àqueles produzidos pelo método de identificação. Essas diferenças se devem possivelmente a variações nas características térmicas do motor e a erros introduzidos pelos instrumentos de medida. O modelo identificado apresentou uma menor disponibilidade de força e um pior rendimento quando comparado com os valores de projeto do modelo nominal a quente. Apesar disto, verificou-se uma boa proximidade entre a curva característica do modelo e as obtidas experimentalmente. / This work presents the identification of parameters of the tubular linear induction motor for the extraction of oil, called MATÆOS - which is the Portuguese acronym for Asynchronous Tubular Motor for Application to Subterranean Oil Extraction. The first step to the identification of the motor parameters was the implementation of the supervisory and control system for the test bench. The model, which is the usual one containing resistors and inductors, represents the motor operating in steady-state. The parameter identification problem was written as an optimization problem based on the motor power balance. An error between the measured power and the one given by the model was defined and minimized with respect to the model parameters in correspondence to a given set of slipping frequencies. The numerical solution to this problem was obtained by an exhaustive search algorithm. This choice was made because the number of independent variables is small and a region containing the solution is known with a significant degree of confidence. The results obtained show that the nominal values of the model parameters differ slightly from those produced by the identification method. Possibly, such differences are due to the variations in the model caused by temperature changes and to the measurement errors. The identified model presented both a lower available force and a worst efficiency when compared to the nominal design values for the warm motor. Despite this the characteristic curve of the model was quite close to the nominal design one.

O presente trabalho apresenta a identificação de parâmetros de motor de indução linear tubular para a extração de petróleo, denominado de MATÆOS -- Motor Assíncrono Tubular para Aplicação na Extração de Óleo Subterrâneo. O primeiro passo para a identificação de parâmetros do motor foi a implementação da bancada de testes com o seu sistema de controle e supervisório. O modelo adotado corresponde à situação de operação em regime estacionário e consiste no circuito contendo resistores e indutores tradicionalmente utilizado para representar motores de indução. A identificação dos parâmetros foi realizada por meio de um procedimento de otimização tomando por base o balanço de potência do motor. Para isso, em função dos parâmetros do modelo, definiu-se e minimizou-se uma medida de erro entre as potências medidas e as calculadas pelo modelo para um conjunto pré-fixado de escorregamentos. A solução desse problema de otimização foi obtida por meio de uma busca exaustiva, uma vez que o número de variáveis independentes do problema é pequeno e uma região contendo o ponto de mínimo é conhecida com razoável confiança. Os resultados obtidos indicam que os valores dos parâmetros nominais a quente apresentam algumas diferenças em relação àqueles produzidos pelo método de identificação. Essas diferenças se devem possivelmente a variações nas características térmicas do motor e a erros introduzidos pelos instrumentos de medida. O modelo identificado apresentou uma menor disponibilidade de força e um pior rendimento quando comparado com os valores de projeto do modelo nominal a quente. Apesar disto, verificou-se uma boa proximidade entre a curva característica do modelo e as obtidas experimentalmente. / This work presents the identification of parameters of the tubular linear induction motor for the extraction of oil, called MATÆOS - which is the Portuguese acronym for Asynchronous Tubular Motor for Application to Subterranean Oil Extraction. The first step to the identification of the motor parameters was the implementation of the supervisory and control system for the test bench. The model, which is the usual one containing resistors and inductors, represents the motor operating in steady-state. The parameter identification problem was written as an optimization problem based on the motor power balance. An error between the measured power and the one given by the model was defined and minimized with respect to the model parameters in correspondence to a given set of slipping frequencies. The numerical solution to this problem was obtained by an exhaustive search algorithm. This choice was made because the number of independent variables is small and a region containing the solution is known with a significant degree of confidence. The results obtained show that the nominal values of the model parameters differ slightly from those produced by the identification method. Possibly, such differences are due to the variations in the model caused by temperature changes and to the measurement errors. The identified model presented both a lower available force and a worst efficiency when compared to the nominal design values for the warm motor. Despite this the characteristic curve of the model was quite close to the nominal design one.

No contexto da operação de sistemas de distribuição, um dos problemas com os quais os operadores lidam frequentemente é o de restabelecimento de energia. Este problema surge na ocorrência de uma falta permanente e pode ser tratado por meio de manobras em chaves presentes na rede primária. Uma vez que tais redes operam com topologia radial, a ocorrência de uma falta pode resultar no desligamento de consumidores saudáveis. Desta maneira, o problema consiste em definir, num curto intervalo de tempo, um número mínimo de chaves que devem ser operadas a fim de isolar a falta e restaurar o máximo de consumidores saudáveis desligados. Os esforços para a obtenção de ferramentas computacionais para fornecimento de soluções para o problema de restabelecimento têm sido intensificados nos últimos anos. Isto ocorre, em especial, devido aos enormes prejuízos causados pela falta de energia às companhias de eletricidade e a toda a sociedade. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é a obtenção de um método para auxiliar o trabalho dos operadores através do fornecimento de planos adequados de restabelecimento em curtos intervalos de tempo. Os diferenciais deste método proposto são a sua capacidade de: lidar, em especial, com redes reais de grande porte com reduzido esforço computacional; considerar a existência de vários níveis de prioridade de atendimento entre os consumidores (note, por exemplo, que um hospital ou um centro de segurança pública devem ter maior prioridade de atendimento que um grande supermercado ou unidades residenciais) e priorizar o atendimento deles de acordo a sua prioridade; fornecer uma sequência por meio da qual as chaves possam ser operadas a fim de isolar os setores em falta e reconectar o maior número de consumidores saudáveis desligados executando-se o mínimo de manobras em chaves e priorizando os consumidores com maior prioridade; ser capaz de selecionar cargas menos prioritárias para permaneceram desligadas nas situações em que não é possível obter uma solução que restaure todas as cargas saudáveis fora de serviço; e, adicionalmente, priorizar a operação de chaves controladas remotamente, que, diferentemente das chaves controladas manualmente, podem ser operadas com menores custos e de maneira mais rápida. O método proposto consiste, de maneira sintética, na união de uma busca exaustiva aplicada localmente a um novo algoritmo evolutivo multi-objetivo em tabelas de subpopulação que faz uso de uma estrutura de dados eficiente denominada Representação Nó-Profundidade. Para avaliar a performance relativa do método proposto, simulações foram realizadas num sistema de distribuição de pequeno porte e os resultados foram comparados com os obtidos por um método de Programação Matemática. Na sequência, novos experimentos foram realizadas em diversos casos de falta na rede de distribuição da cidade de Londrina-PR e cidades adjacentes. As soluções fornecidas mostraram-se adequadas ao tratamento dos casos de falta, assim como as sequências de chaveamento associadas a elas, as quais foram capazes de priorizar o restabelecimento dos consumidores prioritários seguindo seus níveis de prioridade. Adicionalmente, estudos avaliaram a variação do tempo de processamento computacional do método proposto com a dimensão das redes de distribuições e também com o número de gerações realizadas pelo algoritmo evolutivo multi-objetivo proposto e os resultados mostraram-se satisfatórios às necessidades do problema Portanto, pode-se comprovar que o método proposto atingiu os objetivos especificados, em especial, o tratamento de aspectos práticos do problema. Além do próprio método proposto, algumas contribuições desta pesquisa são a proposição um novo algoritmo evolutivo multiobjetivo em tabelas de subpopulação e de um novo operador para manipulação de florestas de grafo armazenadas pela Representação Nó-Profundidade e voltado ao problema de restabelecimento. / In the context of distribution systems operation, service restoration is one of the problems with which operators constantly deal. It arises when a permanent fault occurs and is treated trough operations in switches at primary grid. Since distribution systems are usually radial, fault occurrence turns-off healthy customers. Thereby, the service restoration problem consists in defining, in a short processing time, the minimum amount of switches that must be operated for the isolation of the fault and reconnection of the maximum amount of healthy out-of-service customers. The efforts of developing computational tools for getting solution to this problems has increased in the last years. It is, in special, due to enormous losses caused to the utilities and to the whole society. In this sense, the main objective of this research is getting a method able to help the distribution system operator\'s work through providing service restoration plans quickly. The differentials of this research are its ability to: deal, in special, with large scale grids whit a reduced computational effort; consider costumers of several priority levels (note, for instance, a hospital has a higher supply priority in relation to a big supermarket) and prioritize the higher priority customers; provide a switching sequence able to isolate and reconnect the maximum amount of healthy out-of-service customer by the minimum amount of switching actions; select lower priority customers to keep out-of-service in order to reconnect higher priority customers when a it is not possible to restore all customers; and, additionally, prioritize switching operation in remotely controlled switches, whose operation is faster and cheapest than the operation of manually controlled switches. The proposed method mixes a local exhaustive search and a new multi-objective evolutionary algorithm in subpopulation tables that uses a data structure named Node-Depth Encoding. For evaluating the relative performance of proposed method, simulations were performed in small distribution systems and the performance was compared with the performance a Mathematical Programing method from literature. New experiments were performed a Mathematical Programing method from literature. New experiments were performed in several fault situations in the real and large-scale distribution system of Londrina-PR and adjacent cities. The solutions provided were appropriated to the treatment of such contingency situations. The same occurs with the switching sequences provided, which were able to prioritize the restoration of higher priority customers. Additional studies evaluated the variation of the running time with the size of grids and with the values adopted for the maximum number of generations of the evolutionary algorithm (which is an input parameter). The results expressed the running time of the proposed method is suitable to the problem needs. Therefore, it could be proved the proposed method achieved the specified objectives, in special, the treatment of practical aspects of the problem. Besides the proposed method, some contributions of this research are proposition of a new multi-objective evolutionary algorithm in subpopulation tables and a new reproduction operator to manipulate graph forests computationally represented by Node-Depth Encoding.

No contexto da operação de sistemas de distribuição, um dos problemas com os quais os operadores lidam frequentemente é o de restabelecimento de energia. Este problema surge na ocorrência de uma falta permanente e pode ser tratado por meio de manobras em chaves presentes na rede primária. Uma vez que tais redes operam com topologia radial, a ocorrência de uma falta pode resultar no desligamento de consumidores saudáveis. Desta maneira, o problema consiste em definir, num curto intervalo de tempo, um número mínimo de chaves que devem ser operadas a fim de isolar a falta e restaurar o máximo de consumidores saudáveis desligados. Os esforços para a obtenção de ferramentas computacionais para fornecimento de soluções para o problema de restabelecimento têm sido intensificados nos últimos anos. Isto ocorre, em especial, devido aos enormes prejuízos causados pela falta de energia às companhias de eletricidade e a toda a sociedade. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é a obtenção de um método para auxiliar o trabalho dos operadores através do fornecimento de planos adequados de restabelecimento em curtos intervalos de tempo. Os diferenciais deste método proposto são a sua capacidade de: lidar, em especial, com redes reais de grande porte com reduzido esforço computacional; considerar a existência de vários níveis de prioridade de atendimento entre os consumidores (note, por exemplo, que um hospital ou um centro de segurança pública devem ter maior prioridade de atendimento que um grande supermercado ou unidades residenciais) e priorizar o atendimento deles de acordo a sua prioridade; fornecer uma sequência por meio da qual as chaves possam ser operadas a fim de isolar os setores em falta e reconectar o maior número de consumidores saudáveis desligados executando-se o mínimo de manobras em chaves e priorizando os consumidores com maior prioridade; ser capaz de selecionar cargas menos prioritárias para permaneceram desligadas nas situações em que não é possível obter uma solução que restaure todas as cargas saudáveis fora de serviço; e, adicionalmente, priorizar a operação de chaves controladas remotamente, que, diferentemente das chaves controladas manualmente, podem ser operadas com menores custos e de maneira mais rápida. O método proposto consiste, de maneira sintética, na união de uma busca exaustiva aplicada localmente a um novo algoritmo evolutivo multi-objetivo em tabelas de subpopulação que faz uso de uma estrutura de dados eficiente denominada Representação Nó-Profundidade. Para avaliar a performance relativa do método proposto, simulações foram realizadas num sistema de distribuição de pequeno porte e os resultados foram comparados com os obtidos por um método de Programação Matemática. Na sequência, novos experimentos foram realizadas em diversos casos de falta na rede de distribuição da cidade de Londrina-PR e cidades adjacentes. As soluções fornecidas mostraram-se adequadas ao tratamento dos casos de falta, assim como as sequências de chaveamento associadas a elas, as quais foram capazes de priorizar o restabelecimento dos consumidores prioritários seguindo seus níveis de prioridade. Adicionalmente, estudos avaliaram a variação do tempo de processamento computacional do método proposto com a dimensão das redes de distribuições e também com o número de gerações realizadas pelo algoritmo evolutivo multi-objetivo proposto e os resultados mostraram-se satisfatórios às necessidades do problema Portanto, pode-se comprovar que o método proposto atingiu os objetivos especificados, em especial, o tratamento de aspectos práticos do problema. Além do próprio método proposto, algumas contribuições desta pesquisa são a proposição um novo algoritmo evolutivo multiobjetivo em tabelas de subpopulação e de um novo operador para manipulação de florestas de grafo armazenadas pela Representação Nó-Profundidade e voltado ao problema de restabelecimento. / In the context of distribution systems operation, service restoration is one of the problems with which operators constantly deal. It arises when a permanent fault occurs and is treated trough operations in switches at primary grid. Since distribution systems are usually radial, fault occurrence turns-off healthy customers. Thereby, the service restoration problem consists in defining, in a short processing time, the minimum amount of switches that must be operated for the isolation of the fault and reconnection of the maximum amount of healthy out-of-service customers. The efforts of developing computational tools for getting solution to this problems has increased in the last years. It is, in special, due to enormous losses caused to the utilities and to the whole society. In this sense, the main objective of this research is getting a method able to help the distribution system operator\'s work through providing service restoration plans quickly. The differentials of this research are its ability to: deal, in special, with large scale grids whit a reduced computational effort; consider costumers of several priority levels (note, for instance, a hospital has a higher supply priority in relation to a big supermarket) and prioritize the higher priority customers; provide a switching sequence able to isolate and reconnect the maximum amount of healthy out-of-service customer by the minimum amount of switching actions; select lower priority customers to keep out-of-service in order to reconnect higher priority customers when a it is not possible to restore all customers; and, additionally, prioritize switching operation in remotely controlled switches, whose operation is faster and cheapest than the operation of manually controlled switches. The proposed method mixes a local exhaustive search and a new multi-objective evolutionary algorithm in subpopulation tables that uses a data structure named Node-Depth Encoding. For evaluating the relative performance of proposed method, simulations were performed in small distribution systems and the performance was compared with the performance a Mathematical Programing method from literature. New experiments were performed a Mathematical Programing method from literature. New experiments were performed in several fault situations in the real and large-scale distribution system of Londrina-PR and adjacent cities. The solutions provided were appropriated to the treatment of such contingency situations. The same occurs with the switching sequences provided, which were able to prioritize the restoration of higher priority customers. Additional studies evaluated the variation of the running time with the size of grids and with the values adopted for the maximum number of generations of the evolutionary algorithm (which is an input parameter). The results expressed the running time of the proposed method is suitable to the problem needs. Therefore, it could be proved the proposed method achieved the specified objectives, in special, the treatment of practical aspects of the problem. Besides the proposed method, some contributions of this research are proposition of a new multi-objective evolutionary algorithm in subpopulation tables and a new reproduction operator to manipulate graph forests computationally represented by Node-Depth Encoding.