The aim in this thesis is to develop efficient enumeration algorithms to solve certain strongly NP-hard scheduling problems. These algorithms were developed using a combination of ideas from Integer Programming, Constraint Programming and Scheduling Theory. In order to combine different techniques in one algorithm, decomposition methods are applied. The main idea on which the first part of our results is based is to separate the optimality and feasibility components of the problem and let different methods tackle these components. Then IP is ``responsible' for optimization, whereas specific combinatorial algorithms tackle the feasibility aspect. Branch-and-cut and branch-and-price algorithms based on this idea are proposed to solve the single-machine and multi-machine variants of the scheduling problem to minimize the sum of the weights of late jobs. Experimental research shows that the algorithms proposed outperform other algorithms available in the literature. Also, it is shown that these algorithms can be used, after some modification, to solve the problem of minimizing the maximum tardiness on unrelated machines. The second part of the thesis deals with the one-machine scheduling problem to minimize the weighted total tardiness. To tackle this problem, the idea of a partition of the time horizon into intervals is used. A particularity of this approach is that we exploit the structure of the problem to partition the time horizon. This particularity allowed us to propose two new Mixed Integer Programming formulations for the problem. The first one is a compact formulation and can be used to solve the problem using a standard MIP solver. The second formulation can be used to derive lower bounds on the value of the optimal solution of the problem. These lower bounds are of a good quality, and they can be obtained relatively fast.

Orientador: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: João Bosco Augusto London Junior / Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para resolver o problema de planejamento ótimo de reativos em sistemas de potência interconectados multi-áreas, utilizando a técnica de decomposição de Dantzig-Wolfe. O problema original multi-área é separado em subproblemas (um para cada área) e um problema mestre (coordenador). A solução do problema decomposto é baseada na aplicação de programação linear sucessiva para a resolução dos subproblemas de planejamento de reativos de cada área, e o esquema de coordenação é baseado nos custos marginais de potência reativa nas barras de fronteiras. Desta forma, o problema de planejamento do sistema é resolvido usando a estratégia descentralizada por regiões ou por áreas, onde os operadores dos sistemas podem planejar a opera- ção e a expansão de seus sistemas, independentemente das outras áreas, obtendo uma solução ótima coordenada, porém descentralizada de cada área. O objetivo do modelo é proporcionar mecanismos para realizar o planejamento preservando a autonomia e confidencialidade para cada área, garantindo a economia global do sistema multi-área completo. Utilizando-se o modelo matemático e a imple- mentação computacional da metodologia proposta, apresentam-se resultados, análises e discussões de testes efetuados em 3 sistemas de 3 áreas, onde cada uma das áreas é composta por 3 sistemas iguais formados pelos sistemas IEEE30, IEEE118 e IEEE300 / Abstract: In this thesis presents a methodology for solving the optimal reactive power planning problem in inter- conected multi-area electric power systems, using the Dantzig-Wolfe technique. The original multi- area problem is separated into subproblems (one for each area) and a master problem (coordinator). The solution of the decomposed problem is based on the application of sucessive linear programming for solving the reactive planning subproblems in each area, and the coordination scheme is based on the reactive power marginal costs in the border bus. Thus the planning problem system is solved using a descentralized approach by regions or areas, where de transmission system operator in each area can planning the operation and expansion of its system regardless of the other areas, obtaining a optimal solution coordinated by descentralized in each area. The purpose of the mathematical model is to provide mechanism for develope the planning preserving the autonomy and confidentiality for each area, ensuring the economy of the overal multi-area full system. Using the mathematical model and computational implementation of the methodology proposed results are presented analisys and discussion of testes performed on three systems in three areas where each area is composed of three equal systems formed by IEEE30, IEEE118, and IEEE300 bus system / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-25Bitstream added on 2014-06-13T18:49:30Z : No. of bitstreams: 1 lopezquizhpi_jc_me_ilha.pdf: 769238 bytes, checksum: 591b6116b31bf1d4b2d4b7817c38a698 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para resolver o problema de planejamento ótimo de reativos em sistemas de potência interconectados multi-áreas, utilizando a técnica de decomposição de Dantzig-Wolfe. O problema original multi-área é separado em subproblemas (um para cada área) e um problema mestre (coordenador). A solução do problema decomposto é baseada na aplicação de programação linear sucessiva para a resolução dos subproblemas de planejamento de reativos de cada área, e o esquema de coordenação é baseado nos custos marginais de potência reativa nas barras de fronteiras. Desta forma, o problema de planejamento do sistema é resolvido usando a estratégia descentralizada por regiões ou por áreas, onde os operadores dos sistemas podem planejar a opera- ção e a expansão de seus sistemas, independentemente das outras áreas, obtendo uma solução ótima coordenada, porém descentralizada de cada área. O objetivo do modelo é proporcionar mecanismos para realizar o planejamento preservando a autonomia e confidencialidade para cada área, garantindo a economia global do sistema multi-área completo. Utilizando-se o modelo matemático e a imple- mentação computacional da metodologia proposta, apresentam-se resultados, análises e discussões de testes efetuados em 3 sistemas de 3 áreas, onde cada uma das áreas é composta por 3 sistemas iguais formados pelos sistemas IEEE30, IEEE118 e IEEE300 / In this thesis presents a methodology for solving the optimal reactive power planning problem in inter- conected multi-area electric power systems, using the Dantzig-Wolfe technique. The original multi- area problem is separated into subproblems (one for each area) and a master problem (coordinator). The solution of the decomposed problem is based on the application of sucessive linear programming for solving the reactive planning subproblems in each area, and the coordination scheme is based on the reactive power marginal costs in the border bus. Thus the planning problem system is solved using a descentralized approach by regions or areas, where de transmission system operator in each area can planning the operation and expansion of its system regardless of the other areas, obtaining a optimal solution coordinated by descentralized in each area. The purpose of the mathematical model is to provide mechanism for develope the planning preserving the autonomy and confidentiality for each area, ensuring the economy of the overal multi-area full system. Using the mathematical model and computational implementation of the methodology proposed results are presented analisys and discussion of testes performed on three systems in three areas where each area is composed of three equal systems formed by IEEE30, IEEE118, and IEEE300 bus system