Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Ariovaldo Verandio Garcia / Resumo: A reestruturação dos mercados de energia para fornecer livre acesso ao sistema de transmissão e o conseqüente aumento no número de transações de compra e venda de energia tem causado congestionamento nos sistemas de transmissão. Como conseqüência, as redes têm sofrido sobrecargas nas linhas de maneira mais freqüente. Uma maneira prática de se melhorar a capacidade de transferência de potência ativa em uma linha de transmissão é a redução de seu fluxo reativo. Esse controle pode ser feito através de alterações nos controles das fontes de potência reativa e nos taps de transformadores. A definição de quais ações serão tomadas de modo a minimizar o fluxo reativo e aliviar, ou mesmo eliminar, a sobrecarga em uma determinada linha, pode ser realizada através da análise de sensibilidade. Uma vez que se está interessado na resposta do sistema às variações de injeções de reativos, utilizamos a matriz Lc do método CRIC (Calcul de Reseaux Implicitement Couples) de fluxo de potência. Também foi utilizado o modelo constante do método CRIC. A metodologia desenvolvida consiste da manipulação da matriz Lc com outras sensibilidades de primeira ordem, de modo a se obter as sensibilidades entre fluxo reativo nas linhas e injeção de reativos nas barras e fluxo reativo nas linhas e taps dos transformadores. As sensibilidades obtidas fornecem as barras e transformadores mais indicados para alívio de uma determinada sobrecarga e são úteis principalmente em casos emergenciais, nos quais não seja necessária a instalação de novas fontes de reativos. Os resultados obtidos são comparados com os obtidos através de uma metodologia semelhante, que utiliza a matriz jacobiana do método de Newton. Foram utilizados para os testes o sistema Cigré de 32 barras, e o sistema Sul-Sudeste brasileiro em duas configurações de carga diferentes. / Abstract: The restructuring of energy markets to supply free access to the transmission system and the consequent increase of the number of power transactions has been causing congestions in the transmission systems. As consequence, the networks have been suffering overloads in the lines in a more frequent way. A practice way of improving the transfer capability of active power in a transmission line is to decrease its reactive power flow. That control can be made through changes in the reactive power sources injections and in the transformer ratios of transformers. The definition of which actions will be taken to minimize the reactive flow and to alleviate, or even to eliminate, the overload in a determined line can be accomplished through the sensibility analysis. Once it is interested in the answer of the system to the variations of reactive power injections, we used the matrix Lc from the CRIC (Calcul of Reseaux Implicitement Couples) power flow method. The constant model of CRIC is also used. The developed methodology consists of the manipulation of the matrix Lc with other first order sensibilities, in order to obtain the sensibilities among reactive flow in the lines and reactive power injections in the buses and reactive flow in the lines and transformer ratios of the transformers. The obtained sensibilities indicate the buses and transformers for relieving a certain overload and they are mainly useful in emergency cases, which it is not necessary the installation of new sources of reagents. The obtained results are compared with the obtained through a similar methodology, that uses the of Newton's method jacobian matrix. The methodologies were tested using the 32-bus Cigré network and the South-southeast Brazilian system in two different load configurations. / Mestre

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Coorientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: André Nunes de Souza / Resumo: As perdas de energia elétrica por fraudes, ligações clandestinas ou erro na medição são denominadas Perdas Não-Técnicas ou Perdas Comerciais e seu combate tem sido prioridade quer por empresas concessionárias de distribuição de energia elétrica, quer por órgãos reguladores. Nesse contexto, neste trabalho, implementa-se computacionalmente um sistema inteligente híbrido intercomunicativo específico que se baseia no emprego de diferentes técnicas oriundas da área de sistemas inteligentes tais como redes neurais e lógica fuzzy em módulos independentes e que se comunicam entre si. O sistema é baseado em três pilares: extração automática de conhecimento a partir da base de dados da concessionária, incorporação na metodologia do conhecimento e experiência de especialistas e, em último, consultas na base de dados por características específicas de cada cliente. A metodologia utiliza simultaneamete inúmeros dados reais de entrada de natureza diversa e combina várias técnicas a fim de verificar o risco percentual de cada cliente de possuir alguma anomalia que implique em perda comercial. Além dos dados cadastrais e do histórico de consumo mensal dos clientes, comumente utilizados pelos trabalhos orientados à detecção de perdas comerciais, a metodologia proposta utilizou também dados adicionais tais como a lista de nomes e de atividades suspeitas. A utilização de dados adicionais possibilitou uma melhoria na detecção de clientes anômalos, grande parte dos quais seriam possivelmente considerados normais pelos trabalhos da literatura avaliada. Neste trabalho, pretende-se detectar as perdas comerciais de maneira mais rápida e precisa possível. Investigações adicionais devem ser feitas posteriormente para encontrar quais são as causas que culminaram em altas perdas comerciais em... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Electrical energy losses due to theft, fraud or error in the measurement are called Non-Technical Losses and their reduction has been a priority utilities power and by regulators. In this context, this paper presents the computational implementation of an intelligent hybrid system that combines techniques such as neural networks and fuzzy logic. The system is based on three pillars: knowledge extraction from the database utility, incorporating the methodology of knowledge and experience of experts and queries the database for specific features of each client. The methodology uses several simultaneous input of diverse nature and combines several techniques to verify the percentage risk of each customer to have some problem to configure non-technical losses as fraud, defective in the measurement system. In this paper, the main objective is to locate the focus of the problem more quickly. Further investigations should be made later to find what are the causes that resulted in high nontechnical losses in a feeder or in a specific region. This work covers the registered customers at utilities power, especially residential... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Coorientador: Marcos Julio Rider Flores / Banca: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Eduardo Nobuhiro Asada / Banca: Ariovaldo Verandio Garcia / Resumo: O problema do planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em determinar as mudanças que precisam ser feitas no sistema visando atender as condições de demanda futura, respeitando os critérios técnicos de operação e segurança, tudo isto sob um mínimo custo econômico (no caso da otimização monoobjetivo). A modelagem do problema de planejamento da expansão de sistemas de distribuição inclui a repotenciação de subestações existentes, a alocação e dimensionamento de novas subestações, o recondutoramento de alimentadores existentes, a construção e seleção do tipo de cabo para alimentadores novos e a seleção da topologia do sistema (reconfiguração). Além disso, o modelo considera que a expansão do sistema pode ser executada em vários estágios, propondo assim uma formulação dinâmica do problema de planejamento. É apresentada neste trabalho uma estratégia de decomposição para dividir o problema no subproblema da seleção das subestações e na solução de problemas de reconfiguração e recondutoramento dependentes. São desenvolvidos algoritmos heurísticos, que combinados com a metaheurística Busca Tabu, permitem uma exploração eficiente do espaço de busca. A estratégia de decomposição mencionada permite o uso da programação paralela, conseguindo diminuir o tempo de processamento. O método proposto é testado usando casos de grande porte da literatura, mostrando um excelente desempenho / Abstract: The distribution system expansion planning problem consists of to determine the investments that need to be made in the system to meet future demand conditions, satisfying technical criteria for operation and safety, all under a minimum economic cost (in the case of mono-objective optimization). The modeling of the planning problem includes the expansion of existing substations, the allocation and design of new substations, the reconductoring of existent feeders, the selection of the type of conductor for new feeders and the selection of the system topology (reconfiguration). Furthermore, the model assumes that the expansion of the system can be performed in several stages, thus it is proposed dynamic planning problem formulation. In this paper work, it is presented a decomposition strategy to separate the problem into the subproblems of selection of the substations, reconfiguration and selection of the conductor feeders. Heuristic algorithms are developed, which combined with the Tabu Search metaheuristic, allow an efficient exploration of the space of search. The decomposition strategy aforementioned allows the use of parallel programming, achieving reduced processing time. The proposed method is tested using large cases in the literature, showing excellent performance / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Walmir de Freitas Filho / Banca: Eduardo Nobuhiro Asada / Resumo: Neste trabalho propõe-se uma metodologia alternativa para o diagnóstico automático de faltas de curto-circuito em sistemas de distribuição de energia elétrica. Esta ferramenta, de auxílio à tomada de decisão, acelera os procedimentos para restabelecimento das condições normais de operação propiciando maior segurança, confiabilidade e lucratividade às concessionárias. O sistema de diagnóstico foi concebido integrando modernas técnicas de processamento de sinais e sistemas inteligentes. O processo contínuo de detecção de distúrbio é realizado através de análises estatística e direta multinível dos sinais de corrente no domínio wavelet. Na etapa de classificação de faltas de curto-circuito as principais características dos sinais de corrente e tensão (assinatura) são extraídas empregando a análise multirresolução e o conceito de energia. Estes índices comportamentais correspondem aos vetores de entrada de três conjuntos independentes de redes neurais artificiais da família ART (Adaptive Resonance Theory), ARTMAP Fuzzy, cujo treinamento dar-se-á de forma supervisionada. Esta arquitetura de rede executa o treinamento com alto desempenho computacional e apresenta duas características fundamentais para aplicação em modernos sistemas de energia elétrica, estabilidade e plasticidade, permitindo a inclusão do treinamento continuado, o que representa uma importante vantagem quando comparada às recentes metodologias. Os estímulos de entrada do primeiro conjunto de redes correspondem às características extraídas dos sinais de corrente, o segundo conjunto analisa as características relativas aos sinais de tensão e o terceiro conjunto tem como vetor de entrada os índices comportamentais referentes aos sinais de corrente e tensão. A teoria da evidência de Dempster-Shafer é empregada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present project proposes an alternative methodology for the automatic diagnosis of short- circuit fault in distribution systems. This support tool for decision making accelerates the restoration process providing greater security, reliability and profitability to electric power companies. The diagnostic system was designed through the combined use of modern signal processing techniques and intelligent systems. The continuous procedure for disturbance detection is performed based on direct and statistical multilevel analysis of the current signals in wavelet domain. In the classification step, the main features of the current and voltage signals (signature) are extracted using multi-resolution analysis and energy concept. These behavioral indexes correspond to the input vectors of three parallel sets of ART family neural network, Fuzzy ARTMAP, which is trained in a supervised manner. This architecture performs the training with high computing performance and presents two key characteristics for application in modern electric power systems, stability and plasticity, enabling the inclusion of continuous training, which represents an important advantage when compared with recent methodologies. The first and second network set evaluates the features extracted from current and voltage signals, respectively. The third set performs the diagnosis based on both behavioral indexes. The Dempster-Shafer theory is employed to integrate the evidence (outcomes) of the network sets, providing quantitative information about the diagnosis and its reliability. Finally, the faulted section is located using, a priori, voltage and current data measured at the substation. To demonstrate the performance of this method, an application is submitted considering a practical distribution feeder from a Brazilian electric utility, composed of... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Francisco Villarreal Alvarado / Coorientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Sérgio Azevedo de Oliveira / Banca: Carlos Roberto Mendonça da Rocha / Banca: Lina Paola Garces Negrete / Resumo: O problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão de energia elétrica a longo prazo é um importante problema de otimização do campo do planejamento de sistema elétricos de potência. Trata-se de um problema cujo modelo matemático é um problema de programação não linear inteiro misto com a complexidade adicional de que é um problema não convexo e com característica de apresentar o fenômeno da explosão combinatória quando cresce as alternativas de expansão. O processo de resolução consiste basicamente nas escolhas de circuitos, dentro de um conjunto pré-definido, donde o candidato a ser incorporado ao sistema deverá apresentar resultados positivos no que tange a minimização do custo de investimento e operação e, além disso, deve atender a demanda de energia futura ao longo de um horizonte de planejamento com confiabilidade, assumindo como conhecido o plano de geração. Devido a complexidade do problema tem-se tentado aplicar todas as técnicas de otimização para auxiliar na tentativa de resolução. Sendo estas técnicas classificadas em três grandes grupos: técnicas de otimização clássica, técnicas heurísticas e técnicas metaheurísticas. Neste trabalho apresenta-se uma nova forma de resolução, oriunda do grupo , denominada Busca em vizinhança variável (VNS). O VNS é uma metaheurística recente que explora basicamente a ideia de mudança sistemática de estruturas de vizinhança no espaço de soluções durante o processo de busca para encontrar soluções ótimas locais e para sair desses ótimos locais. Esta técnica de solução oferece novas alternativas de solução, comparado com os diversos tipos de metaheurísticas já utilizadas na literatura, apresentando excelentes resultados com baixo esforço computacional. Os algoritmos utilizados são apresentados e detalhados a sua forma de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The expansion planning problem of the power electrical transmission system to long term is an important problem of optimization of power electrical system fields. It refers to a problem whose mathematical model is a non-linear whole mixed program problem with additional complexity is a non-convex problem and presents the feature of the combinatorial expansion when grows the expansion alternatives. The reduction process is just choices of circuits in a pre-defined array where the candidate, which should be incorporated to the system, should have positive minimization cost of investment and operation and should support the future energy demand along of a reliable horizon of planning to a known generation plan. In the past, many optimization methods were tested to search the best solution due the problem complexity. These methods can be classified by: classical optimization methods, heuristic methods and meta-heuristic methods. However, in this work is presented a new approach of solution based on the method of Variable Neighborhood Search (VNS). The VNS is a modern meta-heuristic uses a systematic change of neighborhood structures over solution space during the search procedure of optimal local solutions and to go out from local optimum. Thus, this approach provides new alternatives of solution in comparison with other meta-heuristic methods previously found at the literature. Additionally, the new approach presents excellent results with low computational cost. In summary, the used algorithms are showed and the adaptation mode to the planning problem of the power electrical transmission system is described. This adaptation considers two traditional mathematical models: Transport and DC models. Lastly, it was performed tests with the bars/paths IEEE system, the bars/paths south Brazilian system and... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Coorientador: Marcos Julio Rider Flores / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Antonio Marcos Cossi / Banca: Roberto Cayetano Lotero / Banca: Arturo Alejandro Zavala Zavala / Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma metodologia heurística para o planejamento da expansão de sistemas aéreos de distribuição de energia elétrica que utiliza dois diferentes modelos de programação linear binária mista (MBLP). O primeiro modelo efetua o planejamento ótimo do sistema sem considerar a confiabilidade e o segundo, visa obter a melhor solução para o problema de planejamento considerando a alocação de chaves para realizar a restauração da rede em condições de contingências. Os dois modelos são resolvidos por técnicas de otimização clássica. No primeiro modelo consideram-se os custos de investimentos com a instalação de novos alimentadores, troca de circuitos, construção de novas subestações, realimentação de subestações existentes, custos operacionais da rede e, o comportamento de operação do sistema. No segundo modelo consideram-se os custos de operação através do cálculo da energia não distribuída, custos de alocação de chaves de manobra, além do custo de construção de circuitos alimentadores de interconexões. Os modelos propostos foram implementados na plataforma AMPL e resolvido utilizando o software CPLEX. Os testes foram realizados utilizando os sistemas de teste 54 e 182 barras disponíveis na literatura e os resultados mostram a qualidade e validade dos modelos propostos / Abstract: In this paper we present a heuristic methodology for the expansion planning of overhead electrical power distribution systems using two different models of mixed binary linear programming (MBLP). The first model performs the optimal planning without considering the reliability and the second one aims to obtain the best solution to the system planning problem considering the switches allocation to perform the network restoration in terms of contingencies. Both models are solved by classical optimization techniques. The first model takes into account the investment costs with the installation of new feeders, switching circuits, construction of new substations, re-powering of existing substations, operating costs and operating behavior of the system. The second model considers the operating costs by calculating the energy not supplied, cost of allocating switches and the cost of construction of interconnection circuits feeders. The proposed models have been implemented on the AMPL platform and solved using the CPLEX software. Tests were performed using the test systems with 54 and 182 nodes that are available in the literature and the results show the quality and validity of the proposed models / Doutor

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Rogério Andrade Flauzino / Banca: Edgar Manuel Carreño Franco / Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para a localização e diagnóstico automático de faltas em alimentadores de distribuição de energia elétrica através do uso combinado de técnicas de análise de redes, processamento de sinais e sistemas inteligentes. Foram desenvolvidos algoritmos capazes de detectar, classificar e localizar no tempo e espaço, os eventos de qualidade de energia. O procedimento contínuo de detecção de distúrbios é realizado através de análises estatísticas diretas e multinível dos sinais de correntes no domínio wavelet, registrados na subestação. As principais características, ou índices comportamentais, dos sinais das correntes e tensões são extraídas empregando-se a transformada wavelet discreta, a análise multirresolução e o conceito de energia do sinal. Estes índices correspondem aos vetores de entrada de um conjunto de redes neurais ARTMAP Fuzzy independentes, que tem por finalidade estimar o tipo de falta e quais eventos de qualidade de energia estão presentes no sinal amostrado. Os padrões de entrada destas redes são compostos pela energia dos coeficientes dos quatro primeiros níveis de detalhes e aproximações dos sinais de tensão e corrente e, na saída dessas redes, como resposta, tem-se o código do tipo de distúrbio e as fases envolvidas no problema. A localização do distúrbio é realizada após o processo de classificação, sendo que a técnica de localização de faltas proposta aplica-se a alimentadores trifásicos radiais ou fracamente malhados, com cargas desequilibradas, ramais laterais trifásicos, bifásicos ou monofásicos e que possam apresentar geração distribuída. O sistema de diagnóstico e localização de faltas proposto neste trabalho é capaz de auxiliar as concessionárias de energia em sua rotina de trabalho, fornecendo informações importantes para... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a methodology for automatic diagnosis and fault location on electric power distribution systems through the combined use of modern techniques of network analysis, signal processing and, intelligent systems. Some algorithms were developed aiming to detect, classify and locate in time and space the power quality disturbances. The continuous process of detecting these disturbances is accomplished through statistical analysis and direct current multilevel signal analysis in wavelet domain, recorded in the substation. The main characteristics, or behavioral indices, of the current and voltage signals are extracted employing the discrete wavelet transform, multiresolution analysis and the concept of signal energy. These indexes correspond to the input vectors of a number of independent Fuzzy ARTMAP neural networks, which aim to estimate the fault type and the power quality events that are present in the sampled signal. The input patterns of these networks are composed by energy coefficients of the first four levels of details and approximations of current and voltage signals and, the output network presents the disorder type code and the phases involved in the problem. The fault location is performed after the classification process, and the proposed technique applies to three-phase radial or weakly meshed feeders with unbalanced loads, lateral extensions triphasic, biphasic or, monophasic and presenting distributed generation. The system diagnosis and fault location proposed in this paper are able to assist the utilities in their daily works, providing important information for the operation and maintenance of power distribution systems, minimizing the repairing time and, consequently, obtaining less financial losses due to rapid fault diagnosis and restoration of the normal system operation. A real life three-phase... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Marcos Julio Rider Flores / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Fábio Bertequini Leão / Banca: Katia Campos de Almeida / Banca: Carlos Alberto Castro Junior / Resumo: Nesta tese são apresentados modelos de programação linear inteira mista (PLIM) convexa para resolver os seguintes problemas de otimização de sistemas de distribuição de energia elétrica (SD) radiais: a) planejamento da operação dos SD radiais, considerando a existência de gera- dores distribuídos (GDs) e a presença de dispositivos reguladores de tensão; b) alocação ótima de bancos de capacitores (BCs) e reguladores de tensão (RTs) em um SD radial; e c) planeja- mento a curto prazo da expansão dos SD radiais. O primeiro problema define os ajustes mais adequados da injeção de potência ativa e reativa dos GDs, o número de módulos dos bancos de capacitores (BCs) em operação e a posição do tap dos reguladores de tensão (RTs) de modo a minimizar o custo das perdas diárias de energia. O segundo problema determina a alocação de BCs (localização, número de módulos instalados e número de módulos operando) e a alocação de RTs (localização, tipo de regulador e posição do tap) com o objetivo de minimizar os custos do investimento total anual e das perdas de energia. O terceiro problema realiza o recondutora- mento de circuitos existentes, a construção e seleção do tipo de condutor dos novos circuitos, a alocação de BCs (localização, número de módulos instalados e número de módulos operando) e a alocação de RTs (localização) com o objetivo de minimizar os custos do investimento total anual e das perdas de energia. Para cada problema de otimização é apresentado seu respectivo modelo matemático de programação não linear inteira mista (PNLIM). Todos os modelos pro- postos de PLIM convexa, para os três problemas de otimização de SD radiais, são equivalentes a seus respectivos modelos originais de PNLIM. O uso de um modelo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis presents convex mixed integer linear programming models to solve the following optimization problems for radial electrical distribution systems: a) operation planning of ra- dial electrical distribution system, considering the existence of distributed generators and the presence of devices voltage regulators; b) optimal allocation of capacitor banks and voltage regulators in radial electric power distribution systems; and c) short-term expansion planning of radial distribution systems. The first problem defines the most appropriate adjustments of active and reactive power injections of the distributed generators, the number of modules in operation of capacitor banks and the tap position of the voltage regulators, in order to mini- mize active energy losses of the network. The second problem determines the allocation of capacitor banks (location, number of installed modules and number of modules operating) and the allocation of voltage regulators (location, type and the tap position) with the objective of minimizing the total annual investment costs and energy losses. The third problem performs the reconductoring of existing circuit, the construction and selection of the type of conductor of new circuits, the allocation of capacitor banks (location, number of modules installed and number of modules operating) and the allocation of voltage regulators (location) in order to minimize the total annual investment costs and energy losses. For each optimization problem the respective mathematical model of mixed integer nonlinear programming is presented. All proposed convex mixed integer linear programming models, for the three optimization pro- blems of radial electrical distribution systems are equivalent to their respective original models of mixed integer nonlinear programming. The use of a convex mixed integer linear model gua- rantees... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Marcos Julio Rider Flores / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Jose Carlos de Melo Vieira Junior / Resumo: Nesta dissertação de mestrado propõe-se um fluxo de carga não - iterativo para calcular o ponto de operação em regime permanente de um sistema de distribuição de energia elétrica radial ou malhado. No fluxo de carga proposto, as demandas do sistema de distribuição de energia elétrica são modeladas através de aproximações lineares em termos das partes real e imaginária da magnitude de tensão, tendo em conta que os ângulos de fase das tensões do sistema de distribuição se mantém dentro de um intervalo relativamente pequeno e limitado para as condições típicas de operação do sistema de distribuição de energia elétrica. Os coeficientes das aproximações lineares são obtidos a partir do método de mínimos quadrados. O fluxo de carga proposto está composto por três fases: 1) estimação da magnitude de tensão mínima e do ângulo máximo e mínimo de fase das tensões; 2) cálculo do ponto de operação em regime permanente inicial; e 3) correção do ponto de operação obtido na fase 2. O fluxo de carga proposto foi implementado na linguagem de programação MATLAB 7.9.0 (R2009a) e testado usando diferentes sistemas de distribuição de energia elétrica de pequeno e grande porte. A partir dos resultados obtidos observou-se a eficiência e precisão do fluxo de carga proposto quando comparados com os métodos de fluxo de carga existentes na literatura. Tendo em conta estas características, foi resolvido o problema de reconfiguração de sistema de distribuição de energia elétrica utilizando o fluxo de carga proposto com o auxilio da metaheurística GRASP, com o objetivo de mostrar que o fluxo de carga é eficiente e rápido para resolver outros problemas típicos nos sistemas de distribuição de energia elétrica. / Abstract: This dissertation proposes a load flow non-iterative to calculate the operating point in steady state of a radial or meshed electric power distribution system. In the proposed load flow, the demands of the electric power distribution system are modeled using linear approximations in terms of the real and imaginary parts of the voltage magnitude, taking into account that the phase angles of the voltages of distribution system remains within of a range relatively small and limited in the typical conditions of electric power distribution system operation. The coefficients of the linear approximations are obtained from the least-squares method. The proposed load flow is composed of three phases: 1) estimate the minimum voltage magnitude and the maximum and minimum phase angle of voltages, 2) calculation of the operating point in steady state initial, and 3) correction of the operating point obtained in phase 2. The proposed load flow was implemented in the programming language MATLAB7.9.0 (R2009a) and tested using several electric power distribution systems. The results obtained showed efficiency and accuracy of the proposed load flow when was compared with the load flow methods existing in the literature. Given these characteristics, the reconfiguration problem of electric power distribution system was solved using the proposed load flow with the help of the GRASP metaheuristic, aiming to show that the load flow is efficient and fast to solve other typical problems in the electric power distribution systems. / Mestre

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Coorientador: Augusto César Rueda Medina / Banca: Fábio Bertequini Leão / Banca: Gelson Antonio Andrêa Brigatto / Resumo: O escopo deste trabalho é a otimização do carregamento dos Veículos elétricos (VEs) em um ambiente controlado, considerando-se uma infraestrutura de medição avançada. O método desenvolvido utiliza uma técnica de otimização linear, a qual determina a potência elétrica que será entregue a cada VE considerando como restrições os níveis de operação da rede elétrica de média tensão. Essa potência será chamada neste trabalho como taxa de carregamento ótimo. Para a aplicação da metodologia proposta neste trabalho, é necessário conhecer a distribuição espacial dos veículos elétricos híbridos plug-in (PHEVs) na cidade e a distância percorrida por cada um deles. Para isto, foi utilizado o modelo espaço-temporal que utiliza um sistema multiagente e um enfoque de percolação o qual permite estimar a localização de cada PHEV e o estado de carga inicial (SOC) para a conexão no sistema. Estes dados são considerados como dados de entrada para a metodologia apresentada neste trabalho. O método foi testado no sistema teste IEEE 34 considerando niveis de penetração de 15%, 30% e 50% e o algoritmo desenvolvido foi implementado em linguagem de programação MATLAB 7.9.0 (R2009a). Os resultados mostram que com uma porcentagem de penetração de 15%, é possível atender a demanda adicional, representada pela conexão dos PHEVs, sem violar as restrições de operação do sistema; com uma porcentagem de penetração de 30%, os resultados mostram que, preservando os limites de operação do sistema, uma porcentagem de 20,66% dos PHEVs consegue carregar totalmente suas baterias. Também, com uma porcentagem de penetração de 50% os resultados mostram que 8,56% dos PHEVs consegue ficar dentro de um nível de energia aceitável. Porém, gerando cenários de recarga onde os níveis de tensão do sistema são aumentados e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The scope of this work is to optimize the charging of electric vehicles (EVs) in a controlled environment, considering an advanced metering infrastructure. The method uses a linear optimization technique, which determines the electrical power that will be delivered to each EV considering the levels of operating constraints in a medium-voltage distribution network. In this work, such power is called the optimal charging rate. For the application of the methodology proposed in this work, it is necessary to know the spatial distribution of the hybrid electric vehicles (PHEVs) and the distance traveled by each of them. For this, this work used the spatial-temporal model formed by a multi-agent system with a percolation approach to estimate the location of each PHEV, and the initial state of charge (SOC) in the beginning of recharge. These data are considered as inputs of the presented methodology in this work. The method was tested in the IEEE 34 test system considering penetration levels of 15%, 30% and 50% and the developed algorithm was implemented in the MATLAB programming language 7.9.0 (R2009a). The results show that with 15% of penetration, it is possible to meet the additional demand, represented by the connection of PHEVs without violating the operation system constraints; with a percentage of 30% penetration, the results show that while preserving the operating limits of the system, a percentage of 20.66% of PHEVs can fully charge their batteries. Also, with a percentage of 50% penetration results show that 8.56% of PHEVs can stay within an acceptable power level. However, creating scenarios where the system voltage levels are increased and, moreover, the charging time is extended, the batteries of all PHEVs, representing a rate of penetration of 30% are in the end of the clearance within an acceptable level and, for 50%, a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre