Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7099_1.pdf: 6269828 bytes, checksum: 4826a869e2832f7945061ddab24aa9d0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / A indústria de energia elétrica, a partir dos anos 80, e mais intensamente na década de 90, vem passando por um processo de reestruturação em diversos países. De forma geral, estas reformas diferem em ritmo e intensidade de acordo com as características de cada país. Porém o objetivo básico é alcançar uma maior eficiência na indústria de energia elétrica através da introdução da concorrência nos segmentos de produção e comercialização de energia. Para isto, faz-se necessário garantir o acesso livre e não discriminatório à rede de transmissão, a qual é considerada como monopólio natural, tendo, portanto, os seus custos regulados. Como conseqüência final de todo o processo, espera-se atingir a tão desejada modicidade tarifária. Devido às altas taxas de crescimento de mercado, a expansão dos sistemas de geração e transmissão constitui-se em um fator de extrema importância a ser considerado no novo cenário. Neste sentido, foi criado no nosso país o Comitê Coordenador do Planejamento da Expansão do Sistema Elétrico CCPE, com a responsabilidade de elaborar o planejamento indicativo da geração e determinativo da transmissão. No caso específico da transmissão, ressalta-se o fato de que, neste novo contexto, o processo de planejamento passa a ter um objetivo adicional: viabilizar a concorrência nos segmentos de produção e comercialização de energia, dentro de um ambiente descentralizado de decisão em investimentos. Evidencia-se, assim, o aumento no grau de importância e na complexidade da atividade de planejamento da transmissão imposta pela nova indústria de energia elétricaEsta dissertação tem por objetivo, além da conceituação do problema de planejamento da transmissão no novo ambiente institucional do setor elétrico, a proposição de uma abordagem metodológica para a sua solução, com enfoque dedicado à inclusão dos custos da interrupções de fornecimento de energia elétrica nos processos de tomadas de decisões relativas às adições de reforços de transmissão e de seleção das configurações evolutivas ótimas. A metodologia proposta abrange os diversos horizontes de tomada de decisão e os graus de detalhamento na representação do sistema, sendo constituída pelos seguintes passos básicos: (a) elaboração da configuração de expansão de referência; (b) elaboração de configurações alternativas através da postergação da data de entrada de circuitos; (c) hierarquização das configurações a partir da definição de um índice de mérito econômico; (d) identificação do conjunto de decisão através da eliminação das configurações dominadas; (e) seleção do conjunto ótimo de alternativas através da análise benefício-custo (trade- off), onde o benefício é representado pela redução no valor esperado de energia não suprida equivalente de cada alternativa. A metodologia proposta é ilustrada e validada através de uma aplicação detalhada à expansão de uma configuração de uma rede real: o sistema de transmissão da Área Leste da CHESF. Os resultados obtidos indicam a adequacidade da metodologia para este sistema e que apresenta grande potencial para ser utilizada em outros sistemas de transmissão de grande porte

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-30Bitstream added on 2014-06-13T20:49:13Z : No. of bitstreams: 1 candian_fj_me_ilha.pdf: 2926371 bytes, checksum: 681a7b4f271fac889af23ae67968943a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Para análises atualizadas de expansão do sistema elétrico de distribuição, as empresas buscam otimizar os investimentos direcionando-os da melhor forma possível para atender os critérios técnicos estabelecidos pelo órgão regulador envolvendo o menor risco e maior retorno financeiro. Atualmente, muitos estudos ainda são realizados analisando os investimentos em curto prazo, desconsiderando as variações futuras no mercado de energia e escolhendo o empreendimento com menor custo inicial. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo através da aplicação de metodologias técnicas e econômicas para encontrar a melhor opção de expansão do sistema elétrico de distribuição utilizando técnicas de engenharia econômica em longo prazo, considerando análise de sensibilidade e quantificação de risco através de probabilidades. Serão analisadas alternativas de expansão do sistema elétrico através de simulações técnicas verificando os critérios de disponibilidade, carregamento e queda de tensão no horizonte previsto. As alternativas viáveis serão analisadas economicamente considerando, além das técnicas de engenharia econômica, a sensibilidade do sistema elétrico para atendimento às novas demandas e variações do crescimento de mercado, bem como os riscos associados a cada alternativa utilizando fatores de probabilidade e custo de perdas técnicas obtidas através de simulações. Para ilustrar este modelo, foi realizado um estudo de caso em determinada região pertencente a uma concessionária de distribuição de energia do Sudeste do País. Será mostrado neste trabalho que, quando as análises são realizadas em longo prazo considerando diversas alternativas tecnicamente viáveis e as variáveis necessárias para análise econômica, o empreendimento mais viável a ser realizado poderá ser o que tiver o maior investimento. / Current analysis on power distribution system expansion require companies to look after optimized investments by allocating them appropriately in order to meet the technical criteria set by the regulation agency considering the lowest risk and the highest financial result. Nowadays, many analyses are still performed taking into account short term investments thus not considering the future variances of the energy market, and selecting the lowest initial investment enterprise option. This work aims to develop a model with technical and economic methodologys to identify the best option for expanding the power distribution system by using long term driven economic engineering considering sensitivity analysis and probability risk assessment. Alternatives for the power distribution system will be analyzed through technical simulations that verify different criteria such as availability, system load and system tension fall in the comprised horizon. Feasible alternatives will be economically analyzed taking into consideration economic engineering techniques and furthermore analyzing the sensitivity of the power grid to supply new demands and variances on market growth. Analysis will also present the risks associated to each alternative by using probability factors and technical losses costs obtained through simulations The application of such a methodology is demonstrated through a case study in a determined region of a power distribution company. This work will demonstrate that when long term analysis is made considering several feasible technical and economic variables, the most attractive enterprise can be even that one with the largest investment.

O problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Distribuição (PESD) visa determinar diretrizes para a expansão da rede considerando a crescente demanda dos consumidores. Nesse contexto, as empresas distribuidoras de energia elétrica têm o papel de propor ações no sistema de distribuição com o intuito de adequar o fornecimento da energia aos padrões exigidos pelos órgãos reguladores. Tradicionalmente considera-se apenas a minimização do custo global de investimento de planos de expansão, negligenciando-se questões de confiabilidade e robustez do sistema. Como consequência, os planos de expansão obtidos levam o sistema de distribuição a configurações que são vulneráveis a elevados cortes de carga na ocorrência de contingências na rede. Este trabalho busca a elaboração de uma metodologia para inserir questões de confiabilidade e risco ao problema PESD tradicional, com o intuito de escolher planos de expansão que maximizem a robustez da rede e, consequentemente, atenuar os danos causados pelas contingências no sistema. Formulou-se um modelo multiobjetivo do problema PESD em que se minimizam dois objetivos: o custo global (que incorpora custo de investimento, custo de manutenção, custo de operação e custo de produção de energia) e o risco de implantação de planos de expansão. Para ambos os objetivos, são formulados modelos lineares inteiros mistos que são resolvidos utilizando o solver CPLEX através do software GAMS. Para administrar a busca por soluções ótimas, optou-se por programar em linguagem C++ dois Algoritmos Evolutivos: Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-2 (NSGA2) e Strength Pareto Evolutionary Algorithm-2 (SPEA2). Esses algoritmos mostraram-se eficazes nessa busca, o que foi constatado através de simulações do planejamento da expansão de dois sistemas testes adaptados da literatura. O conjunto de soluções encontradas nas simulações contém planos de expansão com diferentes níveis de custo global e de risco de implantação, destacando a diversidade das soluções propostas. Algumas dessas topologias são ilustradas para se evidenciar suas diferenças. / The Distribution System Expansion Planning (DSEP) problem aims to determine guidelines to expand the network considering the growing demand of customers. In this context, the distribution companies have to propose actions for improvements in the distribution system in order to adjust the supply of energy to the standards required by regulators. Traditionally minimizing the global cost of expansion plans is the only goal that is considered, thus reliability and robustness issues are neglected. As a result, the optimal expansion plans lead the distribution system to configurations that are vulnerable to high load shedding under the occurrence of contingencies in the network. This work aims to develop a methodology to insert reliability and risk issues to the traditional DSEP problem in order to maximize the robustness of the network and hence mitigate the system damages caused by contingencies. We formulated a multi-objective model of the problem that compromises two objectives: minimization of the global cost (that comprises investment cost, maintenance cost, operational cost, and production cost) and minimization of the deployment risk of expansion plans. For both objectives, we formulated mixed integer linear models which are solved using CPLEX accessed through GAMS. To manage the search for optimal solutions, we chose to implement in C++ language two Evolutionary Algorithms (EAs): Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-2 (NSGA2) and Strength Pareto Evolutionary Algorithm-2 (SPEA2). The effectiveness of both algorithms was verified through simulations of the expansion planning of two test systems, adapted from the literature. The set of solutions that has been found contains expansion plans with different levels of global cost and deployment risk. Some of these topologies are depicted to show this diversity of the proposed solutions.

Orientador: John Fredy Franco Baquero / Resumo: O planejamento bem-sucedido de redes de distribuição requer uma metodologia que inclua um modelo de rede preciso que considere não apenas os custos econômicos, mas também os custos associados à confiabilidade do sistema. Considerando estas duas características essenciais, esta tese propõe modelos matemáticos que permitam incluir a avaliação da confiabilidade dentro do problema do planejamento de expansão de sistemas de distribuição com múltiplos estágios, visando expandir os ativos de rede (ramos e subestações) e minimizar os custos de confiabilidade do sistema. Em relação às características da rede, o modelo de planejamento proposto utiliza um fluxo de potência AC não-linear e não convexo, que é convertido em um problema convexo usando reformulação cônica, técnicas de linearização por partes, com o intuito de obter tratabilidade computacional usando técnicas clássicas de otimização. Além disso, a avaliação de confiabilidade convencional baseada em simulação é implementada de forma equivalente por meio de expressões algébricas dentro do modelo matemático. Vários casos de estudo são usados ​​para demostrar a eficácia da metodologia de planejamento proposta. / Abstract: Successful planning of distribution networks requires a methodology that includes an accurate network model that considers not only the economic costs but also the costs associated with system reliability. Considering these two essential characteristics, this thesis proposes mathematical models that include reliability assessment within multi-stage expansion planning problem of distribution systems, aiming at expanding network assets (branches and substations) and minimizing reliability costs of the system. In relation to the network characteristics, the proposed planning model uses a non-convex nonlinear AC power flow, which is converted into a convex problem using conic reformulation and piece-wise linearization, to obtain the computational treatability using classical optimization techniques. In addition, conventional simulation-based reliability assessment is implemented equivalently through algebraic expressions. Several benchmarks are used to demonstrate the effectiveness of the proposed planning methodology. / Doutor

O problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Distribuição (PESD) visa determinar diretrizes para a expansão da rede considerando a crescente demanda dos consumidores. Nesse contexto, as empresas distribuidoras de energia elétrica têm o papel de propor ações no sistema de distribuição com o intuito de adequar o fornecimento da energia aos padrões exigidos pelos órgãos reguladores. Tradicionalmente considera-se apenas a minimização do custo global de investimento de planos de expansão, negligenciando-se questões de confiabilidade e robustez do sistema. Como consequência, os planos de expansão obtidos levam o sistema de distribuição a configurações que são vulneráveis a elevados cortes de carga na ocorrência de contingências na rede. Este trabalho busca a elaboração de uma metodologia para inserir questões de confiabilidade e risco ao problema PESD tradicional, com o intuito de escolher planos de expansão que maximizem a robustez da rede e, consequentemente, atenuar os danos causados pelas contingências no sistema. Formulou-se um modelo multiobjetivo do problema PESD em que se minimizam dois objetivos: o custo global (que incorpora custo de investimento, custo de manutenção, custo de operação e custo de produção de energia) e o risco de implantação de planos de expansão. Para ambos os objetivos, são formulados modelos lineares inteiros mistos que são resolvidos utilizando o solver CPLEX através do software GAMS. Para administrar a busca por soluções ótimas, optou-se por programar em linguagem C++ dois Algoritmos Evolutivos: Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-2 (NSGA2) e Strength Pareto Evolutionary Algorithm-2 (SPEA2). Esses algoritmos mostraram-se eficazes nessa busca, o que foi constatado através de simulações do planejamento da expansão de dois sistemas testes adaptados da literatura. O conjunto de soluções encontradas nas simulações contém planos de expansão com diferentes níveis de custo global e de risco de implantação, destacando a diversidade das soluções propostas. Algumas dessas topologias são ilustradas para se evidenciar suas diferenças. / The Distribution System Expansion Planning (DSEP) problem aims to determine guidelines to expand the network considering the growing demand of customers. In this context, the distribution companies have to propose actions for improvements in the distribution system in order to adjust the supply of energy to the standards required by regulators. Traditionally minimizing the global cost of expansion plans is the only goal that is considered, thus reliability and robustness issues are neglected. As a result, the optimal expansion plans lead the distribution system to configurations that are vulnerable to high load shedding under the occurrence of contingencies in the network. This work aims to develop a methodology to insert reliability and risk issues to the traditional DSEP problem in order to maximize the robustness of the network and hence mitigate the system damages caused by contingencies. We formulated a multi-objective model of the problem that compromises two objectives: minimization of the global cost (that comprises investment cost, maintenance cost, operational cost, and production cost) and minimization of the deployment risk of expansion plans. For both objectives, we formulated mixed integer linear models which are solved using CPLEX accessed through GAMS. To manage the search for optimal solutions, we chose to implement in C++ language two Evolutionary Algorithms (EAs): Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-2 (NSGA2) and Strength Pareto Evolutionary Algorithm-2 (SPEA2). The effectiveness of both algorithms was verified through simulations of the expansion planning of two test systems, adapted from the literature. The set of solutions that has been found contains expansion plans with different levels of global cost and deployment risk. Some of these topologies are depicted to show this diversity of the proposed solutions.

O grau de integração entre as áreas de planejamento da expansão e de planejamento da operação de concessionárias de distribuição de energia elétrica ainda é insuficiente, pelo menos no caso brasileiro. Isso significa que a área de planejamento da operação não pode explorar plenamente e implementar os resultados e as recomendações trazidas pela área de planejamento da expansão em seus estudos de planejamento da operação. Como consequência, uma quantidade considerável de trabalho torna-se redundante, a eficiência é reduzida e há perda de qualidade. Além disso, uma concessionária de distribuição de energia elétrica geralmente possui vários sistemas independentes para a análise de redes elétricas de acordo com seu tipo (equilibrado ou desequilibrado), nível de tensão (subtransmissão, distribuição primária ou distribuição secundária) e sua topologia (radial ou malha). Obviamente, essa falta de integração também implica grandes dificuldades na realização de estudos de planejamento e de operação, ainda mais com a disponibilidade dos dados hoje difundida. Este trabalho tem como objetivo melhorar essa integração por meio de uma nova metodologia e de um sistema computacional de apoio. Uma das características mais interessantes da ferramenta é precisamente a sua capacidade de analisar qualquer tipo de rede elétrica, independentemente dos parâmetros. Por meio de alguns estudos de casos, demonstra-se como uma melhor integração entre as duas áreas dentro de um banco de dados significa redução de tempo na execução de atividades de ambas as áreas, eliminação de retrabalho e melhor qualidade dos resultados, que são posteriormente enviados para o operador nacional do sistema (ONS). / The degree of integration between the expansion planning and the operational planning areas in electricity distribution utilities is still insufficient, at least in the Brazilian case. This means that the latter cannot fully exploit and implement results and recommendations brought about by the former in its planning studies. As a consequence, a considerable amount of work becomes redundant, with reduced efficiency and loss of quality. In addition, an electricity distribution utility usually possesses various independent systems for analyzing electrical networks according to their type (balanced or unbalanced), their rated voltage (subtransmission, primary feeder or low-voltage circuit) and their topology (radial or meshed). Obviously, this lack of integration also implies considerable difficulties when carrying out planning and operational studies, even more with today´s widespread data availability. This work focuses on improving such integration through a new methodology and a supporting computational system. One of the most interesting features of the software is precisely its ability to analyze any type of electrical network, regardless of the above parameters. Through some study cases, it is shown how a better integration between the two areas within a utility means reduced overall time, elimination of redundant work and better quality of results, which are later sent to the independent system operator (ISO).

O grau de integração entre as áreas de planejamento da expansão e de planejamento da operação de concessionárias de distribuição de energia elétrica ainda é insuficiente, pelo menos no caso brasileiro. Isso significa que a área de planejamento da operação não pode explorar plenamente e implementar os resultados e as recomendações trazidas pela área de planejamento da expansão em seus estudos de planejamento da operação. Como consequência, uma quantidade considerável de trabalho torna-se redundante, a eficiência é reduzida e há perda de qualidade. Além disso, uma concessionária de distribuição de energia elétrica geralmente possui vários sistemas independentes para a análise de redes elétricas de acordo com seu tipo (equilibrado ou desequilibrado), nível de tensão (subtransmissão, distribuição primária ou distribuição secundária) e sua topologia (radial ou malha). Obviamente, essa falta de integração também implica grandes dificuldades na realização de estudos de planejamento e de operação, ainda mais com a disponibilidade dos dados hoje difundida. Este trabalho tem como objetivo melhorar essa integração por meio de uma nova metodologia e de um sistema computacional de apoio. Uma das características mais interessantes da ferramenta é precisamente a sua capacidade de analisar qualquer tipo de rede elétrica, independentemente dos parâmetros. Por meio de alguns estudos de casos, demonstra-se como uma melhor integração entre as duas áreas dentro de um banco de dados significa redução de tempo na execução de atividades de ambas as áreas, eliminação de retrabalho e melhor qualidade dos resultados, que são posteriormente enviados para o operador nacional do sistema (ONS). / The degree of integration between the expansion planning and the operational planning areas in electricity distribution utilities is still insufficient, at least in the Brazilian case. This means that the latter cannot fully exploit and implement results and recommendations brought about by the former in its planning studies. As a consequence, a considerable amount of work becomes redundant, with reduced efficiency and loss of quality. In addition, an electricity distribution utility usually possesses various independent systems for analyzing electrical networks according to their type (balanced or unbalanced), their rated voltage (subtransmission, primary feeder or low-voltage circuit) and their topology (radial or meshed). Obviously, this lack of integration also implies considerable difficulties when carrying out planning and operational studies, even more with today´s widespread data availability. This work focuses on improving such integration through a new methodology and a supporting computational system. One of the most interesting features of the software is precisely its ability to analyze any type of electrical network, regardless of the above parameters. Through some study cases, it is shown how a better integration between the two areas within a utility means reduced overall time, elimination of redundant work and better quality of results, which are later sent to the independent system operator (ISO).

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

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-20Bitstream added on 2014-06-13T18:08:26Z : No. of bitstreams: 1 proto_ab_me_ilha.pdf: 2777482 bytes, checksum: ac3152da7c340dcf6ab04c187cabe418 (MD5) / Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de uma interface gráfica voltada para a resolução do problema de planejamento da expansão das linhas de transmissão, que utiliza-se de programas para a obtenção das soluções ótimas ou de boas soluções. A grande dificuldade encontrada por usuários ao interagir com estes programas, motivou o desenvolvimento de uma aplicação com interface gráfica, a qual disponibiliza ao usuário diversas metodologias para a resolução do problema do planejamento da expansão das linhas de transmissão de energia elétrica. Espera-se que software como este, agregado ao sistema de ensino tradicional que normalmente ´e utilizado num curso de engenharia elétrica, possa fortalecer o processo de aprendizagem do aluno. Assim, o software educacional Transmission Expansion Planning (TEP 1.0) está sendo desenvolvido visando propiciar um ambiente agradável para a realização de simulações e testes e favorecer a aprendizagem dos conceitos que envolvem o problema do planejamento da expansão da transmissão. É possível através deste software fazer simulações para os sistemas: Garver (6 barras/ 15 ramos), Sul brasileiro (46 barras/79 ramos) e Norte-Nordeste brasileiro (87 barras/179 ramos). O software se beneficia de recursos oferecidos por programas que são executados em background, bem como da utilização de meta-heurísticas e do ambiente de processamento de máquinas paralelas virtuais, as quais podem ser selecionadas para realização dos testes em determinado sistema / This work proposes the development of a computational tool aimed at solving the problem of the transmission expansion planning, which uses programs in the background to obtain optimal solutions or good solutions. The great difficulty for users to interact with these programs, motivated the development of an application with a graphical interface, which provides the user with various methodologies for solving the problem of expansion planning of transmission lines of electricity. It is expected that software like this, added to the traditional school system which is normally used in electrical engineering courses, can strengthen the process of student learning. Thus, the educational software Transmission Expansion Planning (TEP 1.0) is being developed to provide a pleasant environment for simulations and testing and promote the learning of concepts involving the issue of transmission expansion planning. It is possible using this software to do simulations for the systems: Garver (6 nodes / 15 branches), South Brazilian (46 nodes / 79 branches) and North-Northeast Brazilian (87 nodes / 179 branches). The software takes advantage of capabilities offered by programs that run on background, and using meta-heuristics and the processing environment, parallel virtual machine, which can be selected to test on a system

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Os sistemas elétricos do futuro próximo terão um comportamento dinâmico porque grandes fontes renováveis de geração, principalmente geração eólica e solar, serão construídas nos sistemas de potência de vários países do mundo incluindo o Brasil. A incerteza introduzida pelas fontes renováveis de energia é um problema que deve ser solucionado. Para resolver o problema da incerteza é necessário criar uma rede mais flexível. A alocação de armazenadores de energia no sistema de potência será necessária para lidar com as novas incertezas e para manter o funcionamento adequado do sistema. Adicionalmente, o sistema de transmissão deve-se tornar muito mais ativo através do uso de novas tecnologias flexíveis que permitirão ter um controle ótimo do sistema. As novas tecnologias incluem Sistemas Flexíveis de Transmissão em Corrente Alternada (FACTS), sistemas de transmissão de corrente continua (HVDC) e outras tecnologias que permitirão controlar as direções dos fluxos de potência sem alterar a geração ou demanda do sistema. Portanto, nesta tese são estudadas diferentes representações matemáticas para os problemas de fluxo de potência ótimo (FPO), planejamento da transmissão de longo prazo (PERT) e alocação de fontes de reativos (AFR) usando as equações de fluxo de potência de corrente alternada (CA). Adicionalmente, são propostas novas formulações para representar os problemas de fluxo de potência ótimo multiperíodo para sistemas de transmissão ativos que incluem FACTS, sistemas HVDC e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The future power systems will have a dynamic behaviour due to a significant amount of renewable generation, especially wind and solar generation, will be installed in the power systems of many countries in the world including Brazil.The uncertainty introduced by the renewable energy resources is a problem that has to be solved. The development of a flexible network is necessary to solve the aforementioned problem. The installation of energy storage in the power system will be necessary to manage the new uncertainties and to maintain the adequate system’s operation. Additionally, the transmission system will become more active though new flexible technologies, which allows having an optimal control of the power system. The new technologies include Flexible AC Transmission System (FACTS), High Voltage Direct current (HVDC) transmission systems and other technologies, which allow controlling the power flow direction without changing the power injections of generation or demand. Therefore, in this thesis are studied different mathematical formulations using the AC power flow equations for the optimal power flow (OPF) problem, the transmission expansion planning (TEP) problem and the reactive power planning (RPP) problem. Furthermore, two additional contributions have been made. The first contribution is the development of new mathematical formulations for the multiperiod optimal power flow for active transmission systems that includes FACTS, HVDC and batteries. The second contrib... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor