Orientador: Jose Roberto Sanches Mantovani / Resumo: Neste trabalho são propostos modelos matemáticos determinístico e estocástico de programação cônica de segunda ordem em coordenadas retangulares para o problema de fluxo de potência ótimo de geração e controle de potência reativa no sistemas elétricos de potência, considerando as minimização dos custos de geração de energia, perdas ativas da rede e emissão de poluentes no meio ambiente. Os modelos contemplam as principais características físicas e econômicas do problema estudado, assim como os limites operacionais do sistema elétrico. Os modelos são programados em linguagem AMPL e suas soluções são obtidas através do solver comercial CPLEX. Os sistemas testes IEEE30, IEEE118 e ACTIVSg200 são utilizados nas simulações computacionais dos modelos propostos. Os resultados obtidos pelo modelo determinístico desenvolvido são validados através de comparações com os resultados fornecidos pelo software MATPOWER , onde ambos consideram apenas a existência de gerações termoelétricas. No modelo estocástico utiliza-se a técnica de geração de cenários e considera-se um período de um ano (8760 horas), e geradores que utilizam fontes de geração renováveis e não renováveis. / Abstract: In this work we propose deterministic and stochastic mathematical models of second order conical programming in rectangular coordinates for the optimal power flow problem of reactive power generation and control in electric power systems, considering the minimization of energy generation costs, losses networks and emission of pollutants into the environment. The models contemplate the main physical and economic characteristics of the studied problem, as well as the operational limits of the electric system. The models are programmed in AMPL language and their solutions are obtained through the commercial solver CPLEX. The IEEE30, IEEE118 and ACTIVSg200 test systems are used in the computer simulations of the proposed models. The results obtained by the deterministic model developed are validated through comparisons with the results provided by the software MATPOWERR , where both consider only the existence of thermoelectric generations. The stochastic model uses the scenario generation technique and considers a period of one year (8760 hours), and generators using renewable and non-renewable generation sources. / Mestre

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάλυση και σχεδίαση απευθείας ελέγχου πραγματικής και άεργου ισχύος σε αιολικό σύστημα με επαγωγική γεννήτρια διπλής τροφοδοσίας (Doubly-Fed Induction Generator, DFIG). Κύριος σκοπός της εργασίας είναι η εξαγωγή ενός κατάλληλου δυναμικού μοντέλου του συστήματος, το οποίο περιέχει ως καταστάσεις τις ισχείς. Επιπλέον, μέσω του διανυσματικού ελέγχου με προσανατολισμό στην τάση του δικτύου (Voltage-Oriented Control, VOC) επιτυγχάνεται ο απευθείας έλεγχος των ισχύων χρησιμοποιώντας αναλογικό-ολοκληρωτικούς (Proportional-Integral, PI) ελεγκτές, επιβάλλοντας με αυτόν τον τρόπο την επιθυμητή μεταβατική συμπεριφορά. Τελικά, η ανάλυση και η συμπεριφορά του αιολικού συστήματος επιβεβαιώνεται με τα αποτελέσματα της εξομοίωσης σε περιβάλλον MATLAB/Simulink. Ειδικότερα, στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζονται το ενεργειακό πρόβλημα και τα διάφορα είδη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στο κεφάλαιο 2 αναφέρονται τα συστήματα αιολικής ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται οι κυριότεροι τύποι ανεμογεννητριών και η δομή της, οι γεννήτριες και οι συσκευές ηλεκτρονικών ισχύος που χρησιμοποιούνται σε ένα αιολικό σύστημα, καθώς και ο μηχανικός έλεγχος ισχύος που μπορεί να εφαρμοστεί. Στη συνέχεια, στο κεφάλαιο 3 πραγματοποιείται η ανάλυση του αιολικού συστήματος με την DFIG όπου εξάγεται με την βοήθεια του μετασχηματισμού Park, το ζητούμενο μαθηματικό μοντέλο. Έπειτα, στο κεφάλαιο 4 αναφέρονται οι μέθοδοι ελέγχου που χρησιμοποιούνται στις ανεμογεννήτριες, εφαρμόζεται ο VOC στο αιολικό σύστημα που μελετάται και σχεδιάζονται οι απαιτούμενοι ελεγκτές PI ώστε να ελεγχθεί η ισχύς μέσω των δύο μετατροπέων ισχύος. Τέλος, στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται η εξομοίωση του συστήματος και τα αποτελέσματα που προέκυψαν. / This diploma thesis deals with the analysis and design of a direct active and reactive power control system for a Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) wind power system. The main purpose of this thesis is to extract a suitable dynamic model of the system that contains as states the active and reactive power. In addition, the direct control of the active and reactive power is achieved through voltage-oriented control (VOC) and the use of PI controllers, imposing the desirable transient behavior. Finally, the analysis and the performance of the wind system are verified through simulation results in MATLAB/Simulink. Specifically, in chapter 1 the energy problem and the different types of renewable energy sources are presented. The second chapter deals with the wind energy systems. In particular, the main types and the structure of wind turbines, the generators, the power electronic devices and the mechanic power control used in a wind power system are presented. Then, in chapter 3 the DFIG wind system is analysed and the required mathematical model is extracted using Park’s transformation. Next, in the fourth chapter the control methods for a wind turbine are presented and, using the VOC in the wind power system studied, the required PI controllers for the two power converters are designed. Finally, in chapter 5 the simulation results are presented and conclusions are drawn.

La prise en charge des flux des patients, en particulier les flux récurrents et consécutifs à des crises sanitaires (grippes, canicules, situations exceptionnelles) est l'un des problèmes les plus importants auquel les services des urgences (SU) doivent faire face. Pour gérer cet afflux de patients, les services des urgences nécessitent des ressources humaines et matérielles importantes, ainsi qu'un degré élevé de coordination entre ces ressources. Dans ces conditions, le personnel médical se voit confronté très fréquemment à des situations de tension qui compliquent très fortement sa tâche. L‘objet de cette thèse est de contribuer à l’amélioration de la gestion des situations de tension se produisant dans un service d’urgence en proposant un système d’aide à la décision, SAGEST (Système d’Aide à la décision pour la GEstion des Situations de Tensions), permettant i) le pilotage proactif du SU : prévision à court et/ou moyen terme de l'apparition de situations de tension et l'évolution du flux patients et la proposition d'actions de correction afin d'éviter l’occurrence de ces situations et ii) le pilotage réactif dans le cas où l'occurrence de la situation de tension n'a pas été détectée. Une architecture fonctionnelle du système SAGEST, s'appuyant sur le processus décisionnel du responsable du service d'urgence, est proposée. Les méthodologies et les modèles utilisés dans la construction des principales fonctions et de la base de connaissances sont décrits. Enfin, les résultats d’application des différents modèles du système SAGEST pour le service d’urgence pédiatrique (SUP) du centre hospitalier régional universitaire du Lille sont présentés et discutés. / The management of patient flow, especially the flow resulting from health (flu, heat waves and exceptional circumstances) is one of the most important problems to manage in the emergency department (ED). To handle the influx of patients, emergency departments require significant human and material resources, and a high degree of coordination between these resources. Under these conditions, the medical and the paramedical staffs are often confronted with strain situations which greatly complicate their task. The main purpose of this thesis is to contribute to improving the management of situations of tension occurring in the emergency department by providing a decision support system, SAGEST. This DSS allows i) a proactive control of the ED: predicting at short and/or medium-term the occurrence of potential strain situations and proposing corrective actions to prevent the occurrence of these situations, ii) a reactive control in the case of no-detection of the strain situation occurrence. A functional architecture of the SAGEST system, based on the manager’s decision making process is proposed. Used methodologies and models embedded in the main functions and the knowledge base of the SAGEST system are described. Finally, experiments and results of different models of SAGEST system applied to the paediatric emergency department (PED) of the Regional University Hospital of Lille are presented and discussed.