Neste trabalho, é apresentado o problema de fluxo de potência ótimo DC utilizando os modelos de fluxos em rede e o princípio do mínimo esforço. É apresentada também uma revisão dos métodos de pontos interiores e o mesmo é desenvolvido para um problema geral de programação linear. Em seguida, desenvolvemos os métodos de pontos interiores primal-dual e preditor-corretor para os modelos de fluxo de potência específicos estudados. Resultados numéricos de uma implementação em MATLAB são apresentados para sistemas testes do IEEE e sistemas reais, comparando o desempenho obtido pelas duas formulações. O método de pontos interiores se mostra bastante robusto convergindo rapidamente para todos casos testados. O modelo usando o princípio do mínimo esforço converge em menos iterações, mas a modelagem por fluxos em rede se mostra mais rápida, uma vez que suas iterações são mais baratas. / In this work, the optimal DC power flow problem using the network flow models, and the minimum effort principle are presented. Also is presented a review of the interior point methods and this method is developed for a generic linear programming problem. We developed the primal-dual and predictor-corrector versions of the interior point methods for the specific power flow models studied. Numerical results of a MATLAB implementation are presented for IEEE test systems and for real systems, confronting the performances achieved for both approaches. The interior point methods shows to be robust, achieving fast convergence in all instances tested. The minimum effort principle based model converges in fewer iterations, but the network flow model shows to be faster, since its iterations are cheaper.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270115.pdf: 721008 bytes, checksum: ca97f74681cd607644d4f77a7043978f (MD5) / O controle preditivo, desde que passou a ser utilizado na industria, vem se mostrando uma importante tecnica de controle avan¸cado para processos, onde algumas caracteristicas como a capacidade de tratar restriçoes e utilizaçao de algoritmos que encontram solucoes otimas definem a grande vantagem de sua utilizacao. Na industria petroquimica ja existem diversas aplicacoes do controle preditivo, porem, devido a necessidade de troca de informaçoes com o processo, as vezes se torna inviavel devido ao esparsamento geografico dos elementos da planta. Uma alternativa e a utilizacao de controles distribuidos, que sao implementados localmente e trabalham em conjunto para que o desempenho final do controle seja igual ou ate mesmo superior ao controle preditivo centralizado. Este trabalho propoe uma estrutura de controle preditivo distribuido, baseado no modelo de espaco de estados, para ser utilizada em redes dinamicas lineares onde restricoes de saida e entrada de controle sao consideradas na formulacao. Metodos de ponto-interior sao utilizados para garantir que as solucoes produzidas por agentes de controle distribuidos consigam convergir para a solucao otima global do problema de controle do processo. Utilizando um modelo de coluna de destilacao e de uma rede de trafego urbano, o problema de regulacao e estabelecido e a abordagem distribuida e aplicada. Atraves de comparacoes com outras configuracoes centralizadas de controle alguns resultados teoricos e numericos sao obtidos. / Model predictive control, since its first use in industry, has proven to be an effective technique for advanced control. Its advantages stem from the capacity to handle constraints in a systematic way and the use of optimization algorithms that can find optimal solutions. Although many applications are found in the petrochemical industry, sometimes standart MPC become impractical due to the communications between the control center and the sensors, that are geographically scattered over the plant. An alternative is the use of distributed controls, which are locally implemented and work together so that the end performance is comparable to the centralized predictive control. This work proposes a distributed predictive control structure, based on the state-space model, to be used in linear dynamic networks where constraints on output and control-input are considered in the formulation. Interior-point methods are used to guarantee that the solutions produced by the agents in the distributed control can reach the global optimal solution of the control problem. Using a model of a distillation column and of an urban traffic network, the regulation problem is established and the distributed approach is applied. Through comparisons with other centralized control schemes some theoretical and numerical results are obtained.

Neste trabalho, é apresentado o problema de fluxo de potência ótimo DC utilizando os modelos de fluxos em rede e o princípio do mínimo esforço. É apresentada também uma revisão dos métodos de pontos interiores e o mesmo é desenvolvido para um problema geral de programação linear. Em seguida, desenvolvemos os métodos de pontos interiores primal-dual e preditor-corretor para os modelos de fluxo de potência específicos estudados. Resultados numéricos de uma implementação em MATLAB são apresentados para sistemas testes do IEEE e sistemas reais, comparando o desempenho obtido pelas duas formulações. O método de pontos interiores se mostra bastante robusto convergindo rapidamente para todos casos testados. O modelo usando o princípio do mínimo esforço converge em menos iterações, mas a modelagem por fluxos em rede se mostra mais rápida, uma vez que suas iterações são mais baratas. / In this work, the optimal DC power flow problem using the network flow models, and the minimum effort principle are presented. Also is presented a review of the interior point methods and this method is developed for a generic linear programming problem. We developed the primal-dual and predictor-corrector versions of the interior point methods for the specific power flow models studied. Numerical results of a MATLAB implementation are presented for IEEE test systems and for real systems, confronting the performances achieved for both approaches. The interior point methods shows to be robust, achieving fast convergence in all instances tested. The minimum effort principle based model converges in fewer iterations, but the network flow model shows to be faster, since its iterations are cheaper.

Este projeto de pesquisa teve o objetivo de desenvolver uma nova abordagem para a resolução do Fluxo de Potência Ótimo. Para isso, foram obtidos dados teóricos, a partir de um levantamento bibliográfico, que explicitaram os conceitos de otimização aplicados ao sistema estático de energia elétrica. A pesquisa fundamentou-se metodologicamente nos métodos: Newton-Langragiano, Penalidade e Função Barreira Logarítmica de Newton Projetada. Os sistemas de equações resultantes das condições de estacionaridade da função Lagrangiana foram resolvidos pelo método de Newton. Na implementação computacional foram utilizadas técnicas de esparsidade. Foram realizadas estudos para validação e a verificação da abordagem proposta nos sistemas de 3, 14, 30 e 118 barras. / This research project had the objective of developing a new approach for the resolution of the Optimum Power Flow. For this purpose, theoretical data were obtained through a bibliographical survey, which explained the optimization concepts applied to the electrical energy static system. The research was based on the methods: Newton-Lagrangian, Penalty and Projected Newton Barrier Function. The systems of equations resulting from the Lagrangian function stationarity conditions were resolved through the Newton\'s method. In the computational implementation, sparsity techniques had been used. Studies had been carried out for the proposed approach validation and verification in the systems of 3, 14, 30 and 118 buses.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246098.pdf: 2141833 bytes, checksum: 85560bdbeb720e72c904cb62c7af9a17 (MD5) / O objetivo desta dissertação é estudar os efeitos econômicos e operativos das estratégias de oferta no mercado de energia elétrica de curto prazo. A determinação da estratégia de oferta por um participante do mercado pode ser modelada como um problema de otimização em dois níveis. O participante do mercado deseja maximizar seu benefício individual, sujeito ao fato de que o operador do sistema determina o despacho dos participantes de forma imparcial, maximizando o benefício social. O programa computacional implementado para resolver o problema de otimização em dois níveis se baseia nos Métodos de Descida. O problema de otimização do operador é solucionado através do Método Primal-Dual de Pontos Interiores. Através de informações dessa solução, o participante do mercado pode encontrar a oferta mais adequada no sentido de maximizar seu benefício individual. Em termos de modelagem analítica, a rede elétrica é representada por equações não lineares e a carga de determinados consumidores pode ser usada como variável de otimização. Desde que os outros participantes do mercado podem utilizar estratégias de oferta, isto resulta num jogo de ofertas não cooperativo. Por esta razão, o algoritmo de Equilíbrio de Nash é utilizado para determinar um ponto de equilíbrio entre os participantes. Os resultados numéricos obtidos mostram que é possível maximizar o benefício individual através de uma oferta estratégica e também trazer benefícios para os outros participantes do mercado. Também é observado que esta oferta tem um impacto significante no ponto de operação do sistema, podendo ser não favorável a consumidores que possuem uma demanda inelástica. Para os casos estudados, foram encontrados pontos de equilíbrio para os jogos de oferta.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T03:40:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 196290.pdf: 617272 bytes, checksum: 509a25f6d78e3f2d135cd544a16e6e89 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T22:05:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 204952.pdf: 2804005 bytes, checksum: 94b70b52563a10be67942fef56368d71 (MD5) / Esta tese tem como objetivo formular matematicamente um problema de Despacho Ótimo de Potência no qual os vários usuários da rede, tais como: transações bilaterais, multilaterais, mercado de curto prazo e empresas concessionárias sejam discriminados para que sua influência na operação seja conhecida. Esse problema pode ser usado na representação de sistemas sob mercado pool, bilateral ou pool-bilateral. O modelo foi desenvolvido com os seguintes objetivos: (i) possibilitar o despacho conjunto da geração associada aos participantes do mercado de energia de acordo com um critério de desempenho e respeitando as restrições físicas e operacionais do sistema e, (ii) fornecer ao operador informações importantes sobre o impacto de cada usuário na operação em regime permanente em termos de perdas de transmissão, fluxos de potência nas linhas, custos fixos ou operacionais associados à transmissão, perfil de tensão do sistema, uso de compensação de reativos e capacidade de transferência de potência. A idéia básica se concentra na representação dos usuários como fontes de corrente ideais. A cada usuário são associados um vetor de tensões de barra e um vetor de injeções de corrente representados em circuitos individuais. As tensões e injeções de corrente totais são obtidas utilizando o Teorema da Superposição, após a resolução de um conjunto de equações de balanço de potência derivadas a partir da alocação das injeções totais de potência entre os usuários de acordo com as próprias injeções de corrente. São apresentados resultados de testes em sistemas de transmissão realistas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T04:15:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Esta tese trata do gerenciamento pelo lado da demanda (GLD). Considera-se a modificação do padrão de uso da energia através do gerenciamento da carga empregando sinais de preço aos quais o consumidor pode adaptar sua demanda. Formula-se um modelo que permite determinar estes sinais em um contexto de maximização do benefício social. Cargas que respondem a preço são modeladas através de funções-benefício, empregando os conceitos de elasticidade-preço e de elasticidade-preço cruzada no tempo. Este último permite representar efeitos intertemporais do comportamento do consumidor. O modelo é operacionalizado através de um fluxo de potência ótimo dinâmico (FPOD) formulado de uma forma geral, que permite incluir os fatores de intertemporalidade tanto nas restrições do problema quanto na função-objetivo. Este FPOD é implementado através do Método Primal-dual de Pontos Interiores e aplicado a sistemas termelétricos e hidrotérmicos. Propõe-se ainda uma técnica de solução do sistema linear que explora a estrutura de esparsidade através de técnicas de blocagem. Para os sistema termelétricos, a matriz do sistema linear, quando organizada em blocos, possui estrutura igual à estrutura da matriz de admitância da rede elétrica. Já nos sistemas hidrotérmicos, esta matriz reflete a estrutura da rede elétrica juntamente com a estrutura do sistema de reservatórios em cascata. Os conceitos desenvolvidos e os algoritmos implementados são testados tendo por base subsistemas realísticos correspondentes às regiões Sul e Sudeste do sistema interconectado brasileiro.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T13:13:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 202546.pdf: 1004422 bytes, checksum: cb4166d99f920804cdd2277285427d21 (MD5) / A restruturação das empresas de energia elétrica que vem ocorrendo em diversos países, tem modificado as estratégias de gerenciamento e operação dos sistemas de potência. Uma das principais mudanças observadas é a transformação de um ambiente verticalizado e regulado num ambiente de contratos entre os diversos agentes integrantes. A implantação do novo modelo exige tanto a decomposição como a alocação dos custos relacionados ao suprimento de energia elétrica. Técnicas alocação de custos e estabelecimento de preços baseadas em custos marginais podem gerar excedentes de remuneração e apresentam volatilidade, pois refletem condições instantâneas. Por outro lado, a divisão do custo via critérios do tipo pro rata recupera exatamente o custo do serviço porém resulta em penalizações indiscriminadas. Neste trabalho, propõe-se o uso da metodologia de Aumann-Shapley para a alocação de custos, pois a mesma satisfaz as propriedades fundamentais requeridas para uma alocação justa. Mostra-se que esta metodologia pode ser aplicada de forma generalizada na alocação de custo de potências ativa e reativa, das perdas de potência ativa na rede de transmissão e do congestionamento. Sua aplicação permite recuperar o valor do serviço com precisão, fornecendo os fatores efetivos de participação de cada agente no custo total, independentemente das perdas e do congestionamento na rede.

Submitted by MARIELENA FONSECA TÓFOLI null (tofoli.mf@gmail.com) on 2017-07-23T23:57:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_MarielenaTofoli.pdf: 7712392 bytes, checksum: 832f7cd96b1d7fc53bf7cd7dc4fa2bd4 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-26T13:58:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tofoli_mf_me_bauru.pdf: 7712392 bytes, checksum: 832f7cd96b1d7fc53bf7cd7dc4fa2bd4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T13:58:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tofoli_mf_me_bauru.pdf: 7712392 bytes, checksum: 832f7cd96b1d7fc53bf7cd7dc4fa2bd4 (MD5) Previous issue date: 2017-06-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O problema de Fluxo de Potência Ótimo Reativo (FPOR) tem como objetivo otimizar um critério associado a potência reativa do sistema elétrico, levando em conta os limites físicos e técnicos-operacionais do mesmo. O problema de FPOR é formulado como um problema de programação não-linear com variáveis contínuas e discretas. Em muitos trabalhos da literatura, as variáveis discretas do problema de FPOR são consideradas como contínuas e a solução obtida é ajustada para o valor discreto mais próximo do conjunto de valores discretos pré-estabelecidos. Tal abordagem descaracteriza a representação real do problema associado ao sistema elétrico, além de resultar em soluções não ótimas ou até mesmo em soluções infactíveis. Este trabalho propõe uma abordagem de solução para tratar as variáveis discretas do problema de FPOR. Utiliza-se uma função penalidade senoidal que penaliza as variáveis discretas quando estas assumem valores que não pertencem ao conjunto discreto pré-estabelecido. A metodologia geral de solução proposta, utiliza métodos de pontos interiores e exteriores em conjunto com o método de penalidade para o tratamento das variáveis discretas. Mostra-se que a função penalidade senoidal introduz dificuldades para a convergência do método de pontos interiores e exteriores para pontos de mínimos. Para a correção deste problema, propõe-se uma estratégia de correção de inércia de modo a garantir a obtenção de mínimos locais do problema penalizado. O método de solução proposto foi implementado em Matlab e aplicado aos sistemas elétricos IEEE 14, 30, 57 e 118 barras. Os resultados obtidos evidenciam a eficiência da abordagem proposta. / The Reactive Optimal Power Flow (FPOR) has the objective of optimizing a criterion associated with the reactive power of the electric system, taking into account the physical and technical-operational limits of the same. The FPOR problem is formulated as a nonlinear programming problem with continuous and discrete variables. In many works of the literature, the discrete variables of the FPOR problem are considered to be continuous and the solution obtained is adjusted to the nearest discrete value of the set of preset discrete values. Such an approach de-characterizes the actual representation of the problem associated with the electrical system, as well as resulting in non-optimal solutions or even infeasible solutions. This work proposes a solution approach to treat the discrete variables of the FPOR problem. A sinusoidal penalty function is used that penalizes the discrete variables when they assume values that do not belong to the pre-established discrete set. The proposed general solution methodology uses interior and exterior point methods in conjunction with the penalty method for the treatment of discrete variables. It is shown that the sinusoidal penalty function introduces difficulties for the convergence of the method to minimum points. In order to correct this problem, a strategy of correction of inertia is proposed in order to guarantee the obtaining of local minimums of the penalized problem. The proposed solution method was implemented in Matlab and applied to IEEE 14, 30, 57 and 118 buses. The results obtained evidenced the efficiency of the proposed approach.