[pt] Planejar a expansão de sistemas de transmissão de energia elétrica constitui uma tarefa complexa dentro do planejamento do setor elétrico. De acordo com os critérios vigentes, hoje no Brasil, procura-se abordar o problema através de um enfoque de programação matemática. É feito um estudo das técnicas em uso e dos modelos de análise de redes de transmissão. Em seguida é proposta uma nova metodologia para resolver o problema, levando em conta a cultura dos planejadores que podem, assim, interagir com os programas, aperfeiçoando o planejamento. Foi elaborado um modelo de programação inteira, capaz de gerar inúmeras alternativas de planejamento para um dado ano. Estas alternativas são analisadas e concatenadas, obtendo-se o planejamento ao longo do tempo. Apresenta-se um caso real, do planejamento da expansão do sistema sul do Brasil, comparando-se os resultados obtidos com os de outras metodologias. / [en] The plannification of the transmission system expansion is a very complex problem. In this work it is proposed a mathematical programming model to solve it, taking in account the restrictions established by the brazilian electric sector. It is shown the characteristics of some technics for solving the problem and a brief description of the transmission network analysis methods is also presented. It is proposed a new methodology to solve the planning problem, taking in account the planners experience. They are able to interfere on the process interacting with the program looking fot better solutions. An integer programming model was developped to obtain Several distinct expanded configurations for every year of the planning horizon. These configurations are analysed and then linked year, to obtain an expansion policy of the transmission sistem. It is presented the actual planning of the southern brazilian system, and the result obtained by this model are compared with those obtained by other methodologies.

Ao buscar alternativas para interligação entre importantes centros de geração de energia elétrica localizados no Norte do Brasil e centros consumidores no Nordeste e Sudeste, o setor elétrico brasileiro se depara com o desafio de transpor distâncias superiores a 2000 km. A alternativa em corrente contínua já é bastante utilizada, com desempenho satisfatório. Já a transmissão em meia-onda, ainda não utilizada comercialmente em país algum do mundo, é uma alternativa sugerida por alguns artigos como adequada a esse propósito. Este trabalho se propõe a apresentar uma metodologia de comparação econômica entre alternativas de transmissão e aplicá-la à comparação entre a meia-onda e a corrente contínua, utilizando um cenário muito próximo ao brasileiro. Para possibilitar esta comparação, são apresentados detalhes do funcionamento da linha de meia-onda, já que pouco foi publicado sobre o assunto. São mencionados alguns aspectos adversos de seu comportamento transitório e também são descritas etapas de definição de alternativas de transmissão a serem avaliadas. / In order to connect important power generation plants located in Northern region to the major load centers in the Northeast and Southeast parts of the country, the Brazilian electric sector should deal with the challenge of planning transmission systems to cover distances of more than 2000 km. The HVDC transmission alternative, which has shown satisfactory response and performance to also carry bulk power over long distances, is already used in many countries. Still, the half-wavelength power transmission line (HWLL), not yet commercially used in any country, is an alternative suggested by some papers as suitable for this purpose. Thus, the objective of this work is to present a methodology for the economic comparison amongst the transmission alternatives present today, to thereafter apply it to the HWLL and HVDC transmission technologies. To do so, a closest scenario to that of the Brazilian case will be used. In order to perform this comparison, some details of the HWLL operation are explored, since little was published on this subject. Also, some adverse aspects of the HWLL transient behavior as well as the steps for defining the transmission alternatives to be evaluated are presented.

Ao buscar alternativas para interligação entre importantes centros de geração de energia elétrica localizados no Norte do Brasil e centros consumidores no Nordeste e Sudeste, o setor elétrico brasileiro se depara com o desafio de transpor distâncias superiores a 2000 km. A alternativa em corrente contínua já é bastante utilizada, com desempenho satisfatório. Já a transmissão em meia-onda, ainda não utilizada comercialmente em país algum do mundo, é uma alternativa sugerida por alguns artigos como adequada a esse propósito. Este trabalho se propõe a apresentar uma metodologia de comparação econômica entre alternativas de transmissão e aplicá-la à comparação entre a meia-onda e a corrente contínua, utilizando um cenário muito próximo ao brasileiro. Para possibilitar esta comparação, são apresentados detalhes do funcionamento da linha de meia-onda, já que pouco foi publicado sobre o assunto. São mencionados alguns aspectos adversos de seu comportamento transitório e também são descritas etapas de definição de alternativas de transmissão a serem avaliadas. / In order to connect important power generation plants located in Northern region to the major load centers in the Northeast and Southeast parts of the country, the Brazilian electric sector should deal with the challenge of planning transmission systems to cover distances of more than 2000 km. The HVDC transmission alternative, which has shown satisfactory response and performance to also carry bulk power over long distances, is already used in many countries. Still, the half-wavelength power transmission line (HWLL), not yet commercially used in any country, is an alternative suggested by some papers as suitable for this purpose. Thus, the objective of this work is to present a methodology for the economic comparison amongst the transmission alternatives present today, to thereafter apply it to the HWLL and HVDC transmission technologies. To do so, a closest scenario to that of the Brazilian case will be used. In order to perform this comparison, some details of the HWLL operation are explored, since little was published on this subject. Also, some adverse aspects of the HWLL transient behavior as well as the steps for defining the transmission alternatives to be evaluated are presented.

Orientador: Ariovaldo Verandio Garcia, Ruben Augusto Romero Lazaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T06:56:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RiderFlores_MarcosJulio_D.pdf: 1021887 bytes, checksum: 6000961c2f5457b410ac691912476270 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho são propostos modelos matemáticos e técnicas de solução para resolver o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão através de três enfoques. a) Usando o modelo de corrente alternada do sistema de transmissão e um algoritmo heurístico construtivo especializado para resolver o problema de planejamento, e, ainda, realiza-se uma primeira tentativa de alocação de fontes de potência reativas; b) Usando o modelo de corrente contínua e técnicas de programação não-linear especializadas. Nesse caso emprega-se uma versão relaxada do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão usando o modelo de corrente contínua, onde a integralidade das variáveis de investimento é desprezada. Resolve-se o problema de programação não-linear, modelado de forma matricial com um algoritmo de otimização especializado e, além disso, um algoritmo heurístico construtivo especializado é utilizado para resolver o problema de planejamento. c) Usando o modelo de corrente contínua e um algoritmo Branch and Bound (B&B) sem empregar técnicas de decomposição. Para isso foram redefinidos os chamados testes de sondagem no algoritmo B&B e em cada nó da árvore de B&B tem-se um problema de programação não-linear que são resolvidos usando a metodologia desenvolvida no item (b). Os ítens (a), (b) e (c) requerem a solução de problemas de programação não-linear diferenciados. Uma revisão das características principais da resolução iterativa dos métodos de pontos interiores é apresentada. Foi desenvolvida uma técnica baseada em uma combinação de métodos de pontos interiores de alta ordem (MPI-AO) para resolver os problemas de programação não-linear de forma rápida, eficiente e robusta. Essa combinação dos MPI-AO tem como objetivo colocar num único método as características particulares de cada um dos MPI-AO e melhorar o desempenho computacional comparado com os MPI-AO de forma individual / Abstract: In this work mathematical models and solution techniques are proposed to solve the power system transmission expansion planning problem through three approaches: a) Using the nonlinear model ofthe transmission system (AC model) and a specialized constructive heuristic algorithm to solve the problem and, yet, a first attempt to allocate reactive power sources is also considered; b) Using the direct-current (DC) model and specialized techniques of nonlinear programming. In this case a version of the power system transmission expansion planning problem using the DC model where the integrality of the investment variables is relaxed is used. The nonlinear programming problem is solved with a specialized optimization algorithm and, moreover, a constructive heuristic algorithm is employed to solve the planning problem. c) Using the DC model and Branch and Bound (B&B) algorithm without the use of decomposition techniques. The so called fathoming tests of the B&B were redefined and at each node of the tree a nonlinear programming problem is solved using the method developed in b). Items a), b) and c) require the solution of distinct problems of nonlinear programming. A revision of the main characteristics of the iterative solution of the interior points methods is presented. An optimization technique based on a combination of the higher order interior point methods (HO-IPM) had been developed to solve the nonlinear programming problems in a fast, efficient and robust way. This combination of the HO-IPM has as objective to explore the particular characteristics of each method in a single one and to improve the comparative computational performance with the HO-IPM of individual form / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica