Orientadores: Carlos Alberto de Castro Júnior, Santiago Patricio Torres Contreras / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T20:25:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarretoAlferez_WilmerEdilberto_M.pdf: 1213079 bytes, checksum: be23433dda22950612c8e4039b4ebba4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O planejamento da expansão da transmissão (PET) consiste em determinar todas as alterações necessárias na infraestrutura do sistema de transmissão, ou seja, ampliações e reforços, a fim de permitir o equilíbrio entre a demanda prevista e o suprimento de energia elétrica, procurando o investimento mínimo ao longo do horizonte de planejamento. O PET é um problema de grande extensão, inteiro misto, não linear, e não convexo. Portanto, mais técnicas de otimização devem ser investigadas para resolvê-lo de forma eficiente. Neste trabalho de pesquisa, o foco do estudo foi a metaheurística de otimização por enxame de partículas (PSO) aplicada ao problema PET estático. Os desempenhos das variantes Global (GPSO) e Local (LPSO) são comparados com quatro novas variantes do PSO baseado no comportamento quântico de otimização por enxame de partículas (QPSO). QPSO considera um comportamento quântico dos movimentos de partículas, de acordo com a mecânica quântica, que, em teoria, levaria a uma melhor convergência global do que o tradicional PSO. Esta pesquisa utiliza o modelo DC das redes de potência, considerando restrições de segurança usando o critério . Os conhecidos sistemas Garver, IEEE de 24 barras, e equivalente sul brasileiro de 46 barras são usados para apresentar os resultados deste trabalho de pesquisa / Abstract: The Transmission Expansion Planning (TEP) consists of determining all the changes needed in the transmission system infrastructure, i.e. additions and reinforcements, in order to allow the balance between the projected demand and the power supply, at minimum investment along the planning horizon. The TEP is a large scale, mixed-integer, non-linear and non-convex problem. Therefore more optimization techniques must be investigated to solve it in an efficient way. In this research work, the focus was on the study of the optimization metaheuristics by particle swarm (PSO) applied to the static version of the TEP problem. The performances of the Global (GPSO) and Local (LPSO) variants are compared against four new PSO variants based on the Quantum-behaved Particle Swarm Optimization (QPSO). QPSO considers a quantum behavior of particles' movements, according to quantum mechanics, which in theory would lead to a better global convergence than traditional PSO. This research uses the DC model for the network and takes into account security constraints using the well-known criterion. The well-known Garver, IEEE 24-bus, and the 46-bus Southern Brazilian equivalent networks will be used to present the results of this research work / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Sérgio Valdir Bajay, Moacyr Trindade de Oliveira Andrade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dester_Mauricio_D.pdf: 5389676 bytes, checksum: 7c5e6ad30bbd780ddf1b9300f7cc4317 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A eletricidade é bem de consumo e também insumo posicionado dentre aqueles considerados essenciais para a sociedade moderna. Neste contexto, o planejamento e a construção de uma matriz de energia elétrica é questão de importância capital não somente para o setor elétrico, como também para o desenvolvimento do Brasil. A constituição desta matriz deve ser pautada, sobretudo, pelo aspecto sustentabilidade. Neste sentido, sua concepção deve, imprescindivelmente, contemplar todas as perspectivas que permeiam o processo estratégico que a origina, a saber: técnica, econômica e sócio-ambiental. Somente balizado por estas óticas é possível proporcionar a expansão da oferta de energia elétrica de forma sustentável e com segurança no que concerne ao atendimento pleno da demanda, um requisito indispensável para que este serviço possa ser um sólido sustentáculo de um processo maior: o desenvolvimento socioeconômico da sociedade brasileira. A participação das fontes renováveis na matriz de energia elétrica é fator desejável e colabora, de forma meritória no que diz respeito aos impactos ambientais decorrentes da produção de eletricidade. Todavia, há algumas questões de ordem econômica e principalmente técnica as quais devem ser tratadas e lapidadas de forma a eliminar as lacunas existentes, permitindo que se possa estabelecer planos de expansão da oferta de eletricidade sustentáveis sob todos os pontos de vista. O objetivo principal deste trabalho é proporcionar e aprofundar o debate sobre estas questões e apresentar uma solução que propicie a integração das fontes renováveis na matriz de energia elétrica brasileira mantendo a confiabilidade no atendimento da carga. Outrossim, não somente os aspectos técnico e econômico foram contemplados na análise, mas, também o socioambiental, possibilitando assim oferecer subsídios para a evolução da oferta com orientação para a sustentabilidade. Para elaboração da proposta foi realizado um estudo abrangente sobre as principais fontes primárias a partir das quais é possível produzir eletricidade, além de uma revisão de todo o extenso e complexo caminho pelo qual passou o setor de planejamento da expansão desde seus primórdios até o modelo atual. São também apresentados vários pontos de vista sobre as dificuldades encontradas pelo planejador, desde os empecilhos de ordem regulatória, passando por aqueles oriundos de uma falta de coordenação dentre os setores do governo envolvidos no problema, até as questões de ordem ambiental. Por fim, no decorrer do trabalho e particularmente ao concluí-lo, propõe-se um conjunto de medidas estratégicas por intermédio das quais se pode construir uma matriz de energia elétrica segura e sustentável e lograr êxito, sob as perspectivas técnica, econômica e socioambiental, ao se realizar o planejamento da expansão da oferta, seja no horizonte de curto, médio ou longo prazos / Abstract: Electricity is not just a consumer good but also an input which commands a place amongst those goods considered essential to modern society. In this context, the planning and construction of an electricity matrix is a question of paramount importance, not just for the electricity sector but also for Brazil's development as a whole. The establishment of this matrix should, above all, be regulated with an emphasis on sustainability. In this regard, its conception must necessarily embrace all the perspectives that imbue the strategic process that gives rise to it: technical, economic and socio-environmental. Delimited by these viewpoints alone, it is possible to provide the sustainable expansion of an electric power supply that is also secure in terms of being able to fully meet demand. This is a fundamental prerequisite to this service becoming a solid base for a larger process, namely the socio-economic development of Brazilian society. The participation of renewable energy sources in the electric energy matrix is a desirable factor and contributes laudably to the mitigation of environmental impacts resulting from the electricity generation. Nevertheless, there are several issues of an economic and mainly technical nature which have to be dealt with and refined in order to close the existing gaps and enable plans to be established, that are sustainable from all points of view, for the expansion of an electric power supply. The main aim of this study is to prompt, and study in greater depth, the debate over these issues and present a solution that delivers the integration of renewable sources into Brazil's electricity matrix while maintaining reliability of load fulfillment. Similarly, not only were the technical and economic aspects covered in the analysis but also the socio-environmental aspects, thereby making it possible to provide support for the evolution of a sustainability-oriented supply. For the purposes of drafting this proposal, a wide-ranging study was conducted of the principal primary sources from which it is possible to generate electricity, as well as a review of the long and complex path which the expansion planning sector has taken, from its outset through to the current model. Various points of view are also put forward about the difficulties encountered by the planner, ranging from the regulatory obstacles to those arising from a lack of coordination between the government sectors involved in the problem and to issues of an environmental nature. Finally, throughout the study and in particular in its conclusion, a set of strategic measures is proposed through which a secure, sustainable electricity matrix can be constructed from a technical, economic and socio-environmental perspective, which is successful in carrying out supply expansion planning in the short, medium and long term / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

O Brasil é um país de dimensões continentais, onde existe uma considerável distância entre a geração e os principais centros de consumo. Dessa forma, o estudo e desenvolvimento de novas tecnologias de transmissão a longas distâncias é de fundamental importância para o desenvolvimento do país. A solução mais utilizada atualmente é a transmissão em corrente alternada. Entretanto a transmissão em corrente continua também é uma solução viável para longas distâncias. O sistema brasileiro é composto principalmente por linhas 500 kV em corrente alternada (também há 230; 345; 440 e 750 kV), bem como em corrente continua (em ±600 e ±800 kV). O presente estudo apresenta uma solução de transmissão em corrente alternada por linhas de 1000 kV, que se mostrou mais econômico na transmissão de potências superiores a 3.500 MW e distâncias de 1400km. Nos próximos anos, a geração de energia elétrica no Brasil será expandida de forma significativa, ocorrerá um aumento principalmente na geração de energia eólica e solar, localizadas em sua maioria na região Nordeste do país. Esse aumento na geração exigirá a transmissão de grandes blocos de energia elétrica por distâncias significativas, devido à falta de proximidade entre a geração e os principais centros consumidores, que estão localizados no Sudeste. Neste estudo, serão mostradas as etapas de definição de condutor economicamente mais adequado e projeto da geometria da torre. Com base nos dados obtidos, será feita a avaliação do desempenho da linha 1000 kV, durante a operação normal de fluxo de carga, curtos-circuitos e estabilidade. / Brazil, a country of continental proportions, have significant distance between the power generation centers and the main consumer centers. In such way, the study and development of new transmission technologies over long distances is of fundamental importance for the development of the country. Nowadays, the most commonly used solution is alternating current transmission. However, direct current transmission is also a viable solution for long distances. The Brazilian system mainly consists of 500 kV alternating current lines (along with 230, 345, 440 and 750 kV) and direct current lines (± 600 and ± 800 kV). This study provides a solution for transmission in alternating current by lines of 1000 kV, which proved to be more economical in power transmission over 3,500 MW and distances beyond 1400km. In the coming years, the electric power generation in Brazil will expand significantly; a boost will take place mainly in wind and solar power generation, located mostly in the Northeast of the country. This generation expansion will require transmission of large blocks of electric power over considerable distances, due to the lack of proximity between generation sites and main consumer centers located in the Southeast. This study will show the setting stages of the most economically applicable conductor and tower geometry design. Based on the data obtained, the performance of the 1000 kV line will be evaluated during the regular load flow operation, short circuits and stability.

O Brasil é um país de dimensões continentais, onde existe uma considerável distância entre a geração e os principais centros de consumo. Dessa forma, o estudo e desenvolvimento de novas tecnologias de transmissão a longas distâncias é de fundamental importância para o desenvolvimento do país. A solução mais utilizada atualmente é a transmissão em corrente alternada. Entretanto a transmissão em corrente continua também é uma solução viável para longas distâncias. O sistema brasileiro é composto principalmente por linhas 500 kV em corrente alternada (também há 230; 345; 440 e 750 kV), bem como em corrente continua (em ±600 e ±800 kV). O presente estudo apresenta uma solução de transmissão em corrente alternada por linhas de 1000 kV, que se mostrou mais econômico na transmissão de potências superiores a 3.500 MW e distâncias de 1400km. Nos próximos anos, a geração de energia elétrica no Brasil será expandida de forma significativa, ocorrerá um aumento principalmente na geração de energia eólica e solar, localizadas em sua maioria na região Nordeste do país. Esse aumento na geração exigirá a transmissão de grandes blocos de energia elétrica por distâncias significativas, devido à falta de proximidade entre a geração e os principais centros consumidores, que estão localizados no Sudeste. Neste estudo, serão mostradas as etapas de definição de condutor economicamente mais adequado e projeto da geometria da torre. Com base nos dados obtidos, será feita a avaliação do desempenho da linha 1000 kV, durante a operação normal de fluxo de carga, curtos-circuitos e estabilidade. / Brazil, a country of continental proportions, have significant distance between the power generation centers and the main consumer centers. In such way, the study and development of new transmission technologies over long distances is of fundamental importance for the development of the country. Nowadays, the most commonly used solution is alternating current transmission. However, direct current transmission is also a viable solution for long distances. The Brazilian system mainly consists of 500 kV alternating current lines (along with 230, 345, 440 and 750 kV) and direct current lines (± 600 and ± 800 kV). This study provides a solution for transmission in alternating current by lines of 1000 kV, which proved to be more economical in power transmission over 3,500 MW and distances beyond 1400km. In the coming years, the electric power generation in Brazil will expand significantly; a boost will take place mainly in wind and solar power generation, located mostly in the Northeast of the country. This generation expansion will require transmission of large blocks of electric power over considerable distances, due to the lack of proximity between generation sites and main consumer centers located in the Southeast. This study will show the setting stages of the most economically applicable conductor and tower geometry design. Based on the data obtained, the performance of the 1000 kV line will be evaluated during the regular load flow operation, short circuits and stability.

Orientador: Ariovaldo Verandio Garcia, Ruben Augusto Romero Lazaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T06:56:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RiderFlores_MarcosJulio_D.pdf: 1021887 bytes, checksum: 6000961c2f5457b410ac691912476270 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho são propostos modelos matemáticos e técnicas de solução para resolver o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão através de três enfoques. a) Usando o modelo de corrente alternada do sistema de transmissão e um algoritmo heurístico construtivo especializado para resolver o problema de planejamento, e, ainda, realiza-se uma primeira tentativa de alocação de fontes de potência reativas; b) Usando o modelo de corrente contínua e técnicas de programação não-linear especializadas. Nesse caso emprega-se uma versão relaxada do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão usando o modelo de corrente contínua, onde a integralidade das variáveis de investimento é desprezada. Resolve-se o problema de programação não-linear, modelado de forma matricial com um algoritmo de otimização especializado e, além disso, um algoritmo heurístico construtivo especializado é utilizado para resolver o problema de planejamento. c) Usando o modelo de corrente contínua e um algoritmo Branch and Bound (B&B) sem empregar técnicas de decomposição. Para isso foram redefinidos os chamados testes de sondagem no algoritmo B&B e em cada nó da árvore de B&B tem-se um problema de programação não-linear que são resolvidos usando a metodologia desenvolvida no item (b). Os ítens (a), (b) e (c) requerem a solução de problemas de programação não-linear diferenciados. Uma revisão das características principais da resolução iterativa dos métodos de pontos interiores é apresentada. Foi desenvolvida uma técnica baseada em uma combinação de métodos de pontos interiores de alta ordem (MPI-AO) para resolver os problemas de programação não-linear de forma rápida, eficiente e robusta. Essa combinação dos MPI-AO tem como objetivo colocar num único método as características particulares de cada um dos MPI-AO e melhorar o desempenho computacional comparado com os MPI-AO de forma individual / Abstract: In this work mathematical models and solution techniques are proposed to solve the power system transmission expansion planning problem through three approaches: a) Using the nonlinear model ofthe transmission system (AC model) and a specialized constructive heuristic algorithm to solve the problem and, yet, a first attempt to allocate reactive power sources is also considered; b) Using the direct-current (DC) model and specialized techniques of nonlinear programming. In this case a version of the power system transmission expansion planning problem using the DC model where the integrality of the investment variables is relaxed is used. The nonlinear programming problem is solved with a specialized optimization algorithm and, moreover, a constructive heuristic algorithm is employed to solve the planning problem. c) Using the DC model and Branch and Bound (B&B) algorithm without the use of decomposition techniques. The so called fathoming tests of the B&B were redefined and at each node of the tree a nonlinear programming problem is solved using the method developed in b). Items a), b) and c) require the solution of distinct problems of nonlinear programming. A revision of the main characteristics of the iterative solution of the interior points methods is presented. An optimization technique based on a combination of the higher order interior point methods (HO-IPM) had been developed to solve the nonlinear programming problems in a fast, efficient and robust way. This combination of the HO-IPM has as objective to explore the particular characteristics of each method in a single one and to improve the comparative computational performance with the HO-IPM of individual form / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica