Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Tradicionalmente, o problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Transmissão (PEST) é solucionado considerando apenas um único cenário de geração, embora sistemas elétricos reais operem em diferentes cenários de geração. Nessa pesquisa são propostos modelos matemáticos para resolver o problema de PEST, considerando múltiplos cenários de geração de forma que o plano de expansão obtido permita uma operação adequada do sistema. No modelo proposto, o custo de investimento é maior em relação aos planos de expansão encontrados pelo planejamento tradicional, que considera apenas um cenário de geração. Para reduzir o correspondente custo de investimento são apresentadas estratégias eficientes para encontrar planos de expansão para o problema de PEST considerando múltiplos cenários. As estratégias utilizadas foram: permitir pequenos cortes de carga; permitir o deslocamento do nível de geração em uma pequena faixa de geração mínima e máxima em relação à geração ideal e permitir pequenas sobrecargas nas linhas de transmissão. Adicionalmente, uma combinação entre essas estratégias é apresentada e o problema PEST também foi resolvido para o planejamento multiestágio, considerando múltiplos cenários de geração. O método proposto foi implementado com o uso da linguagem de modelagem algébrica AMPL e resolvido com o uso do solver comercial CPLEX. Os resultados encontrados correspondem à propostas de solução que são válidas para diferentes cenários de geração e apresentam diferentes alt... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Traditionally, the Transmission Network Expansion Problem is solved considering only a single generation scenario. However, a real power system operates in different generation scenarios. This work presents the disjunctive linear model for the Transmission Network Expansion Problem considering multiple generation scenarios to provide a single expansion plan, which must operate in a appropriate way in each one of the different scenarios. The investment cost of the proposed model is greater in relation to the traditional expansion plans, that consider single generation scenario. In order to reduce the investment costs, efficient strategies are presented to find the expansion plans for multiples scenarios. Therefore those strategies are: allow small load cuts; allow generation level displacement in a narrow generation range in relation to the ideal one; and allow small overload in the transmission lines. Moreover, a combination between those strategies is shown and the Transmission Network Expansion Problem was also solved for multistage planning for multiple generation scenarios. The proposed method was implemented using A Mathematical Programming Language (AMPL) and the commercial solver CPLEX. The results were of optimal quality, considering the characteristics of the used solver, and they were compared with methods found in the specialized literature. / Doutor

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Neste projeto de pesquisa, é abordado o problema de desligamento ótimo de linhas de transmissão, chamado de Problema OTS, para otimizar os custos de operação de um sistema de energia elétrica, isto é, para minimizar os custos de operação da geração para atender um perfil de demanda especificado. Foram priorizados tópicos de pesquisas considerados problemáticos na otimização do problema OTS, tópicos identificados através de uma revisão bibliográfica das publicações mais relevantes relacionadas com o problema OTS. Assim, um tópico abordado na pesquisa é o desenvolvimento de estratégias para reduzir o número relativamente elevado de linhas de transmissão que são desligadas, já que o desligamento de muitas linhas de transmissão produzem uma redução de custo insignificante. Outro tópico abordado é o problema de geração de soluções ótimas que produzem ilhamento do sistema elétrico ou até a formação de vários setores do sistema de energia elétrica operando de forma independente. O terceiro tópico é o desenvolvimento de um modelo matemático que representa as linhas iguais conectadas em paralelo entre duas barras por uma linha simples equivalente. Finalmente, é iniciada a análise teórica para encontrar os argumentos consistentes que permitam explicar os motivos pelos quais o desligamento de uma linha de transmissão melhora a operação de um sistema de energia elétrica contradizendo a lógica fundamental existente entre os engenheiros de operação. Esse tópico, chamado de paradoxo de Brae... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this research project, the optimal transmission switching (OTS) problem is addressed to optimize the operating costs of an electric power system, i.e., to minimize the generation costs to meet a specified demand profile. Priority was given to topics of research considered problematic in the optimization of the OTS problem, that were identified through a review of the most relevant publications related to the OTS problem. Thus, a topic addressed in the work is the development of strategies to reduce the relatively high number of disconnected transmission lines, since disconnecting many transmission lines produces insignificant cost reduction. Another topic addressed is the problem of generating optimal solutions that produce islanding of the electrical system or even the formation of several sectors of the electric power system operating independently. The third topic is the development of a mathematical model that represents the equal lines connected in parallel between two buses by an equivalent simple line. Finally, the theoretical analysis to find consistent arguments that allow explaining the reasons why the disconnection of a transmission line may improve the operation of an electric power system contradicting the fundamental logic existing among the operation engineers, is introduced. This topic, called the Braess paradox, is not addressed in any of the references reviewed during the development of this research project. In all of these proposals, the fundamental ide... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Neste trabalho, consideram-se a análise teórica e a implementação computacional dos algoritmos Primal Simplex Canalizado (PSC) e Dual Simplex Canalizado (DSC) especializados. Esses algoritmos foram incorporados em um algoritmo Branch and Bound (B&B) de modo a resolver o problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Transmissão (PEST). Neste caso, o problema PEST foi modelado usando os chamados modelo de Transportes e modelo Linear Disjuntivo (LD), o que produz um problema de Programação Linear Inteiro Misto (PLIM). O algoritmo PSC é utilizado na resolução do problema de Programação Linear (PL) inicial após desconsiderar a restrição de integralidade do problema PLIM original. Juntamente com o algoritmo PSC, foi implementada uma estratégia para reduzir o número de variáveis artificiais adicionadas ao PL, consequentemente reduzindo o número de iterações do algoritmo PSC. O algoritmo DSC é utilizado na reotimização eficiente dos subproblemas gerados pelo algoritmo B&B, através do quadro ótimo do PL inicial, excluindo, assim, a necessidade da resolução completa de cada subproblema e, consequentemente, reduzindo o consumo de processamento e memória. Nesta pesquisa, é apresentada uma nova proposta de otimização, e, consequentemente, a implementação computacional usando a linguagem de programação FORTRAN que opera independentemente de qualquer solver. / Doutor

Submitted by JEFERSON BACK VANDERLINDE null (jefersonbv@yahoo.com.br) on 2017-11-01T16:38:25Z No. of bitstreams: 1 jeferson_tese_final_20171101.pdf: 4860852 bytes, checksum: 2f99c37969be3815f82b1b4455a40230 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-11-13T15:38:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vanderlinde_jb_dr_ilha.pdf: 4860852 bytes, checksum: 2f99c37969be3815f82b1b4455a40230 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-13T15:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vanderlinde_jb_dr_ilha.pdf: 4860852 bytes, checksum: 2f99c37969be3815f82b1b4455a40230 (MD5) Previous issue date: 2017-09-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, consideram-se a análise teórica e a implementação computacional dos algoritmos Primal Simplex Canalizado (PSC) e Dual Simplex Canalizado (DSC) especializados. Esses algoritmos foram incorporados em um algoritmo Branch and Bound (B&B) de modo a resolver o problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Transmissão (PEST). Neste caso, o problema PEST foi modelado usando os chamados modelo de Transportes e modelo Linear Disjuntivo (LD), o que produz um problema de Programação Linear Inteiro Misto (PLIM). O algoritmo PSC é utilizado na resolução do problema de Programação Linear (PL) inicial após desconsiderar a restrição de integralidade do problema PLIM original. Juntamente com o algoritmo PSC, foi implementada uma estratégia para reduzir o número de variáveis artificiais adicionadas ao PL, consequentemente reduzindo o número de iterações do algoritmo PSC. O algoritmo DSC é utilizado na reotimização eficiente dos subproblemas gerados pelo algoritmo B&B, através do quadro ótimo do PL inicial, excluindo, assim, a necessidade da resolução completa de cada subproblema e, consequentemente, reduzindo o consumo de processamento e memória. Nesta pesquisa, é apresentada uma nova proposta de otimização, e, consequentemente, a implementação computacional usando a linguagem de programação FORTRAN que opera independentemente de qualquer solver. / In this research, the theoretical analysis and computational implementation of the specialized dual simplex algorithm (DSA) and primal simplex algorithm (PSA) for bounded variables is considered. These algorithms have been incorporated in a Branch and Bound (B&B) algorithm to solve the Transmission Network Expansion Planning (TNEP) problem. In this case, the TNEP problem is modeled using transportation model and linear disjunctive model (DM), which produces a mixed-integer linear programming (MILP) problem. After relaxing the integrality of investment variables of the original MILP problem, the PSA is used to solve the initial linear programming (LP) problem. Also, it has been implemented a strategy in PSA to reduce the number of artificial variables which are added into the LP problem, and consequently reduces the number of iterations of PSA. Through optimal solution of the initial LP, the DSA is used in efficient reoptimization of subproblems, resulting from the B&B algorithm, thus excludes the need for complete resolution of each subproblems, which results reducing the CPU time and memory consumption. This research presents the implementation of the proposed approach using the FORTRAN programming language which operates independently and does not use any commercial solver.