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.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2586_1.pdf: 3443335 bytes, checksum: 65276b09722550b8f54c14d686fddec5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Companhia Energética de Pernambuco / Com o aumento da dimensão e da complexidade dos sistemas elétricos de potência, o nível de automação da operação vem crescendo continuamente, de forma que os centros de operação das empresas de energia elétrica necessitam cada vez mais de ferramentas computacionais que possam analisar a segurança do sistema e otimizar um objetivo da operação em tempo-real. Nesse contexto, as ferramentas de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) exercem um papel fundamental. O objetivo de um programa de FPO é calcular ajustes ótimos para os controles do sistema visando a sua operação num nível de segurança desejado, enquanto otimiza uma função objetivo tal como a minimização de perdas elétricas. Os ajustes ótimos calculados podem conduzir a operação do sistema de um nível de segurança para outro ou restaurar a otimalidade de um nível de segurança já alcançado. No entanto, existem diversas dificuldades no uso prático de programas de FPO. A principal delas é que o problema de FPO no mundo real é matematicamente e computacionalmente muito diferente da formulação clássica. Essa Dissertação apresenta uma análise dos principais requisitos para o uso prático de ferramentas de FPO, bem como discute desenvolvimentos recentes para o tratamento de alguns dos requisitos críticos. Mais especificamente, é feita uma análise crítica da aplicação de um programa de FPO recentemente desenvolvido para otimização da operação de um sistema real de subtransmissão. São apresentados e discutidos resultados numéricos da aplicação da ferramenta de FPO na otimização de sistema real de subtransmissão

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.

O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento, estudo e implementação de métodos de pontos interiores específicos para o problema de planejamento do tratamento de câncer por radioterapia. Este é um problema de grande porte que contém uma estrutura matricial particular. A exploração desta estrutura de forma eficiente obtém bom desempenho computacional, através da redução da dimensão dos sistemas lineares que devem ser resolvidos a cada iteração, agilizando a definição de um tratamento adequado, uma vez que tipicamente várias simulações são realizadas antes da definição de um plano definitivo. Resultados numéricos em Matlab ilustram a eficiência desta abordagem em problemas reais e mostram a superioridade do método preditor corretor em comparação ao método primal-dual. / In this work, a specialized interior point method is developed for planning cancer treatment by radiotherapy. This is a large-scale problem with a specific matrix structure. That structure is explored in an efficient way reducing the dimension of the linear system which must be solved at each iteration speeding up the treatment design since usually several versions must be solved to obtain a satisfactory plan. Moreover, the system obtained is sparse, symmetric and positive definite. Numerical results in Matlab illustrate the efficiency of this approach in real problems and show the superiority of the preditor-corrector method in comparison to the primal-dual method.

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.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2548_1.pdf: 1122601 bytes, checksum: 0cb230057557f8358e291999b427cc1a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O problema de Fluxo de Pot~encia ótimo (FPO) vem sendo estudado desde a década de 1960 e vários métodos de solução são encontrados na literatura. Apesar do grande avanço alcançado na formulação e resolução, o uso do FPO em tempo real requer o atendimento de vários requisitos. Um desses requisitos é o tratamento dos controles discretos, como compensação reativa paralela e tape de transformador. Um outro requisito é o tratamento de problemas inviáveis. Um problema é inviável se uma ou mais restrições não podem ser atendidas, resultando na não-convergência do algoritmo de solução. Em vez da simples informação de não-convergência é desejável que o programa de FPO obtenha um ponto de operação em que as restrções são minimamente violadas. Uma terceira dificuldade diz respeito `a implementação dos controles calculados pelo FPO. O número de ajustes de controles calculados é usualmente muito grande, impedindo que a solução do FPO seja seguida na íıntegra. Assim, o número de controles modificados deve ser reduzido por meio da supressão dos ajustes menos eficazes. Essa Dissertação faz uma contribuição em direção ao uso do FPO em tempo real ao abordar esses três requisitos. Com relação ao tratamento de controles discretos, são propostas duas metodologias para a discretização da solução contínua do FPO. É proposta uma metodologia para identificação da inviabilidade durante o processo iterativo, utilizando um indicador obtido a partir das variáveis de folga e os multiplicadores de Lagrange, e o posterior tratamento pela relaxação dos limites causadores da inviabilidade. Por fim, é proposta uma metodologia para supressão dos ajustes ineficazes e redução do número de controles que precisam efetivamente ser reajustados. São realizados testes computacionais com os sistemas do IEEE de até 300 barras e dois sistemas reais. As discussões dos resultados ressaltam as vantagens e limitações das metodologias propostas

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.