Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-09-12T12:17:41Z No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1406328 bytes, checksum: e250ced1df20ff9c96f2e06c95c77543 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-09-13T13:22:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1406328 bytes, checksum: e250ced1df20ff9c96f2e06c95c77543 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T13:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1406328 bytes, checksum: e250ced1df20ff9c96f2e06c95c77543 (MD5) Previous issue date: 2011-09-15 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho apresenta uma metodologia para reconfiguração e alocação ótima de geração distribuída em redes elétricas de distribuição com o objetivo de minimizar as perdas técnicas de energia elétrica. A metodologia proposta é composta de dois algoritmos heurísticos passo a passo baseados em índices de sensibilidade, sendo um para a reconfiguração e o outro para a alocação de geração distribuída. O índice proposto para reconfiguração é baseado nos parâmetros operativos e o índice para alocação de geração distribuída baseia-se em uma estimativa dos multiplicadores de Lagrange, obtida a partir da solução do problema de fluxo de potência. O modelo proposto considera a variação da demanda do sistema através das curvas de carga e a opção de construir um novo circuito para conexão de um gerador distribuído a uma barra do sistema. Os algoritmos propostos são aplicados em sistemas da literatura, incluindo um sistema real de médio porte. / This work presents a methodology for optimal reconfiguration and optimal distributed generation allocation aiming to minimize technical energy losses in electric power distribution systems. The proposed methodology includes two step by step heuristic algorithms, based on sensitivity indexes, one for the reconfiguration and the other for the distributed generation allocation. The index proposed for reconfiguration is based on operating parameters and the index for distributed generation allocation uses the Lagrange multipliers obtained from the power flow solution. The proposed model considers the demand variation from the system load curves and the options to build a new branch for connecting a distributed generator to a bus of the network. The proposed algorithms are applied in systems of the literature, including a medium scale practical system.

The electric networks reconfiguration has as purpose: to reduce the energy losses, to improve the voltage profile for the customers, to increase the reliability levels or to re-establish the energy supply in contingency situations. In spite of the complexity of this combinatorial problem of large dimensions, there is an effort of the researchers in the direction of efficient optimization methods, once the classic methods present difficulties for its resolution. The disadvantage of these methods is that a major part of researchers ignores the totality of formal information that is available in the power utilities. The efficient solution should also consider the knowledge and experience of power utilities professionals that can be accomplished starting from the development of Specialist Systems. For these reason, it becomes more recommended to consider algorithms that make possible the use of formal and informal analysis methods. This context motivated this thesis whose proposal is the development of new methods and software for distribution networks reconfiguration starting from multiple criteria decision-making methods, aiming at a more adequate processing of all available information in power utilities. To solve the approached problem, this paper uses the Bellman-Zadeh s method that was shown efficient in the solution of several problems of multiple criteria decision, besides allowing the analysis, at the same time, of quantitative and qualitative criteria. In general, the reconfiguration can not be solved in an efficient way without the analysis of the following problems: the appropriate modeling of the equipments and electrical loads; the creation of algorithm for representation of the electrical topology that allows fast changes in the electric configuration; calculations of the load flow; the definition of composition and presentation forms for the target functions and restrictions; the development of optimization methods and software to define the best electric configuration in normal operation state and in contingency situations. The proposed methodologies were customized according to the power utilities needs, helping the operators in the decision-making process. Besides that the algorithms meet the demand for fast processing of the efficient solutions, which is fundamental mainly in the re-establishment of energy supply during contingencies. Among the several advantages of the developed software in relation to the conventional softwares, the most important are: the representation of the electric topology considers only the information of the connections that really exist, dispensing the use of matrixes; integration with the electric load modeling systems for maximum demand as for load typical curves; the use of the initial data reliability to coordinate the tranformers load; application of multiple criteria optimization algorithms for distribution networks reconfiguration, in normal operational state and in contingency situations; composition of the target functions and restrictions considering quantitative and qualitative characteristics; evaluation of the impact of the reconfiguration in the power systems energy losses. As results, case studies are presented with real data from the power utilities, in order to prove the efficiency of the proposed methods. / A reconfiguração das redes elétricas tem como finalidade: reduzir as perdas de energia, melhorar o perfil de tensão para os consumidores, aumentar os níveis de confiabilidade ou restabelecer o fornecimento de energia em situações de contingência. Apesar da complexidade desse problema combinatorial de grandes dimensões, há todo um esforço, por parte dos pesquisadores, no sentido de buscar métodos eficazes de otimização, uma vez que os métodos clássicos apresentam dificuldades para sua resolução. A desvantagem destes trabalhos é que a maioria deles praticamente ignora a totalidade da informação formal, que está disponível nas concessionárias. No entanto, para uma solução eficiente, também deve-se considerar o conhecimento e a experiência dos profissionais das concessionárias, que pode ser realizado a partir do desenvolvimento de Sistemas Especialistas. Por essas razões, torna-se mais indicado desenvolver algoritmos que possibilitem reunir métodos de análise formais e informais. Essas constatações motivaram a realização deste trabalho. Nele, propõese o desenvolvimento de novos métodos e de uma ferramenta computacional para reconfiguração das redes de distribuição a partir de métodos de tomada de decisão multicriteriais, visando ao processamento adequado das fontes de informação disponíveis nas concessionárias. Para resolver o problema abordado, este trabalho utiliza o método de Bellman-Zadeh, que se mostrou eficiente para a solução de questões envolvendo múltiplos critérios, permitindo não apenas a análise de critérios quantitativos, mas também qualitativos. Em geral, a questão de reconfiguração não pode ser solucionada de forma otimizada, sem a análise dos seguintes problemas: modelagem adequada dos elementos pertencentes às redes de distribuição e das cargas elétricas; criação de algoritmo para representação da topologia das redes, que permita realizar rápidas alterações na configuração; cálculos do fluxo de potência; definição da composição e formas de apresentação para as funções objetivo e restrições; desenvolvimento de métodos de otimização e software para definir a configuração elétrica ideal, em regime normal de operação e em situações de contingência. As metodologias propostas foram customizadas de acordo com as necessidades das concessionárias, ajudando os operadores no processo de tomada de decisão. Além disso, os algoritmos atendem à exigência de processamento rápido na definição da solução eficiente, que é fundamental principalmente quando se tratar de restauração de energia em situações de contingência. Dentre as vantagens desse sistema em relação aos softwares convencionais, destacam-se as seguintes: representação da topologia elétrica das redes de distribuição, considerando somente a informação das ligações que existem de fato, dispensando o uso de matrizes; integração com os sistemas de modelagem da carga elétrica tanto por demanda máxima quanto por curvas típicas de carga; uso da confiabilidade dos dados iniciais para coordenação da carga dos transformadores de distribuição; aplicação de algoritmos de otimização e de análise multicriteriais para reconfiguração das redes, em regime normal de operação e em situações de contingência; composição das funções objetivo e restrições, considerando características quantitativas e qualitativas; avaliação do impacto das reconfigurações nas perdas elétricas dos sistemas de potência. Como resultados, são apresentados estudos de casos com dados reais das concessionárias de energia elétrica, com o objetivo de comprovar a eficiência dos métodos propostos.

In normal operation, the reconfiguration of distribution network can reduce losses, balance loads and improve quality indicators. The increasing use of remote controlled equipment in power systems leads the development of more efficient techniques for automatic reconfiguration of network, being particularly important in Smart Grid applications. This thesis presents a methodology and system for automatic reconfiguration of distribution network in real time. The optimization of the network performance is based on a heuristic method and multicriterial analysis. The work relies on the AHP (Analytic Hierarchy Process) method to define weights for the optimization criteria and to determine the best switching sequence for the network. In addition, the analysis of the technical feasibility of connecting feeders in parallel during the reconfiguration is also considered, focusing on determining transient constraints. The method assumes that only the remote controlled switches are analyzed. The developed algorithms are integrated into a supervisory system, which allows real time measurements and commands to the equipment. The proposed methodology was validated with data from a real network of a power utility. / Em regime normal de operação, a reconfiguração de redes de distribuição permite reduzir perdas, balancear cargas e melhorar indicadores de qualidade. Com o aumento do uso de equipamentos telecomandados nos Sistemas de Potência, torna-se viável o desenvolvimento de sistemas que permitam que a reconfiguração da rede seja feita de forma automática. Essa abordagem vem ao encontro de técnicas atualmente aplicadas nas Redes Elétricas Inteligentes, ou Smart Grids. Este trabalho apresenta um sistema de reconfiguração automática de redes de distribuição, em tempo real, baseado em um método heurístico para determinação da melhor configuração. O método parte da premissa de que apenas as chaves telecomandadas são consideradas na análise. O método de análise multicriterial AHP (Analytic Hierarchy Process) é empregado para definir pesos para os critérios de otimização e determinar a melhor sequência de chaveamentos na rede. A análise da viabilidade técnica de ligação de alimentadores em paralelo durante a reconfiguração é abordada, com enfoque nas respostas em regime transitório e permanente do sistema. Os algoritmos desenvolvidos são integrados a um Sistema Supervisório, que permite monitorar dados em tempo real e aplicar os comandos de abertura e fechamento de chaves automaticamente. A metodologia proposta foi validada com dados de uma rede real de uma concessionária de energia elétrica.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-19T10:47:34Z No. of bitstreams: 1 felipedasilvaseta.pdf: 1053075 bytes, checksum: 8a24a576cad55e9b46efe4bde9405104 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:44:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 felipedasilvaseta.pdf: 1053075 bytes, checksum: 8a24a576cad55e9b46efe4bde9405104 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:44:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 felipedasilvaseta.pdf: 1053075 bytes, checksum: 8a24a576cad55e9b46efe4bde9405104 (MD5) Previous issue date: 2015-08-10 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho propõe uma metodologia para a resolução do problema de reconfiguração ótima de sistemas de distribuição de energia elétrica utilizando uma representação mais realista de parâmetros com incertezas. O objetivo é avaliar o impacto de se representar incertezas dos sistemas no problema de reconfiguração em relação a modelos tradicionais determinísticos. O modelo de reconfiguração probabilística proposto visa minimizar as perdas totais de energia considerando incertezas sobre a demanda e sobre a geração distribuída a partir da energia eólica, além de diferentes níveis de carregamento dos sistemas. A metodologia proposta é baseada na técnica meta-heurística Sistema Imunológico Artificial. Os fundamentos da matemática intervalar são incorporados em um fluxo de potência intervalar que modela as incertezas da demanda provenientes principalmente de erros de previsão e medição, bem como incertezas na geração por fontes eólicas devido a intermitências nos regimes de ventos. Desta forma, as variáveis de entrada intervalares são as demandas ativas e reativas das barras do sistema e os valores de velocidade de vento nas regiões das usinas eólicas. As incertezas da entrada são propagadas para as variáveis de saída do fluxo de potência, como as tensões nodais. Como resultado, as perdas totais de energia a serem minimizadas também são determinadas na forma intervalar. Uma metodologia para comparação de intervalos baseada na média e no raio dos intervalos é utilizada para determinar a topologia ótima. Restrições de tensão, radialidade e conectividade da rede são consideradas. O algoritmo proposto é testado em sistemas conhecidos da literatura. / The present work proposes a methodology to solve the problem of optimal reconfiguration of power distribution systems by using a more realistic representation of uncertain parameters. The objective is to evaluate the impact of representing uncertainties in the reconfiguration problem in relation to traditional deterministic models. The proposed probabilistic reconfiguration model aims at minimizing the total energy loss considering uncertainties on the load demand and the distributed generation from wind energy, as well as different load levels. The proposed methodology is based on the meta-heuristic technique Artificial Immune System. The interval mathematics fundamentals are embedded in an interval power flow that models the uncertainties of load forecast and measurements, as well as uncertainties due to the intermittences of the wind. Therefore, the input interval variables are the active and reactive loads at the network nodes and the wind speed in the regions where the wind farms are installed. The input uncertainties are thus propagated to the output power flow variables as the nodal voltages. As a result, the total energy losses to be minimized are also given in interval form. A methodology for comparing intervals that is based on the interval average and size is used to determine the best topology. Voltage constraints, radial configuration and network connectivity are considered. The proposed algorithm is tested in systems known in the literature.

Orientador: Rubén Augusto Romero Lazaro / Resumo: O problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em encontrar uma configuração radial por meio da permutação do estado das chaves (abertura ou fechamento) dos ramos de um sistema elétrico. O objetivo é de se alcançar a minimização das perdas elétricas. Cada configuração radial só é considerada factível se respeitar certas restrições operacionais como o limite de tensão nas barras e os limites de correntes nos circuitos. O modelo tratado neste trabalho apresenta explosão combinatória e difícil tratabilidade por meio de métodos convencionais de otimização. O problema, computacionalmente falando, é considerado Não-Polinomial Completo (NPC), pois não possui uma resposta em tempo polinomial a partir de uma entrada definida. Neste trabalho são apresentadas três técnicas meta-heurísticas para se tratar o problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica, totalmente diferentes entre uma e outra, atuando em conjunto, para somente um nível de demanda, no intuito de se encontrar a topologia ótima, com o objetivo de se minimizar as perdas elétricas ativas. Além disso, propôs-se modificar o paradigma clássico de implementação estático deste tipo de problema para o paradigma de programação dinâmica por meio de árvores com filhos variados a fim de que a estrutura de dados utilizada representasse fielmente um sistema de distribuição de energia elétrica na memória do computador. As meta-heurísticas implementadas foram a Greedy Rand... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Nesta investigação será analisada a reconfiguração político-territorial do Vice-Reino do Novo Reino de Granada, no final do século XVIII e nas duas primeiras décadas do século XIX. Em primeiro lugar, examinar-se-á a organização político-territorial do Vice-Reino, estabelecida pela monarquia espanhola. Em segundo lugar, analisar-se-á a formação de juntas de governo, congressos, Estados provinciais e confederações, que, após a dissolução da monarquia, em 1808, foram legitimadas por meio de atas, constituições de tipo moderno e guerras. Esses acontecimentos modificaram a organização política e territorial do antigo Vice-Reino, entre 1809 e 1816. / This research analyzes the political and territorial reconfiguration of the Viceroyalty of New Kingdom of Granada, in the late eighteenth century and the first two decades of the nineteenth century. In the first place, the political and territorial organization of the Viceroyalty established by the Spanish monarchy will be examined. Secondly, the formation of governments juntas, congress, provincial States and confederations after the dissolution of the monarchy in 1808 will to be analyzed, as well as how they were legitimated by actas, constitutions of modern type and wars that changed political and territorial organization of the former Viceroyalty, between 1809 and 1816.

Os sistemas dinamicamente reconfiguráveis (SDRs) são uma alternativa para o desenvolvimento de sistemas sobre silício baseados em circuitos programáveis (SoPC), cujo principal beneficio é o bom aproveitamento da área do dispositivo. Sendo neles implementados circuitos que representam as tarefas que devem operar numa etapa específica do tempo de operação do sistema, permitem um menor consumo de área e de energia, parâmetros importantes nos sistemas portáveis. Isto tem gerado muito interesse no que se refere às metodologias de projeto utilizando FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) dinamicamente reconfiguráveis (DRFPGAs) e à definição de um meio de comunicação estruturado para tratar da transferência de dados entre as partes reconfiguráveis e as fixas, mas estas tarefas, assim como a concretização de sua comunicação, seguem sendo ainda essencialmente manuais, devido à falta de metodologias de projeto e ferramentas de CAD que simplifiquem o projeto de SDRs. Este trabalho foca uma das limitações mais efetivas para a adoção da reconfiguração dinâmica: a falta de ferramentas de CAD que suportem o projeto de SDRs, inclusive os baseados em redes intra-chip (NoCs), em particular, no posicionamento dos módulos. Neste trabalho, uma arquitetura para SDRs baseado em NoCs é proposta e um algoritmo de posicionamento dos módulos de um SDR baseado em aspectos reais da família do DRFPGAs é desenvolvido, dentro de uma ferramenta denominada DynoPlace. Desenvolveu-se também um modelo de validação e simulação de SDRs, em tempo de operação, utilizando-se a técnica de chaveamento dinâmico de circuitos. Para o estudo do caso, de validação da arquitetura e metodologia, propõe-se uma aplicação teste baseada em computação de operações aritméticas. A metodologia de simulação permite determinar o tempo da reconfiguração e verificar o comportamento do SDR no momento da reconfiguração. A ferramenta DynoPlace permite gerar os arquivos de restrição de usuário (UCF) de posicionamento dos módulos do SDR no DRFPGA Virtex-4LX25. Este contém informações do posicionamento dos módulos do sistema, dos dispositivos usados para as entradas e saídas do sistema além do posicionamento dos bus-macros. Com os arquivos gerados pela metodologia e ferramenta DynoPlace, pode-se executar com sucesso os scripts da metodologia Early Access da Xilinx para gerar o SDR de forma automática. / Dynamically Reconfigurable Systems (DRSs) are an alternative for developing Systems on a Programmable Chip (SoPC), being the efficient use of device\'s area one of its main advantages. Circuits implemented as DRSs represent tasks which must be active in specific times into the system operation, allowing area and energy saving, which is an important goal for portable systems. This has generated interests on the design methodology using Dynamically Reconfigurable Field Programmable Gate Arrays (DRFPGAs) and on the definition of communication systems for handling data transfer between static and reconfigurable partitions. However, these tasks, as well as the communication structure, are still carried out manually due to lack of design methodologies and CAD tools applied to DRSs design. This work focuses on the one of main drawbacks to the adoption of dynamic reconfiguration methods: the absence of CAD tools which support DRS designs, specifically, in the module positioning task, included, for those based on Network-on-Chip (NoCs). In this work, an architecture for DRSs based on NoCs is presented and an algorithm for module positioning is developed in a tool called DynoPlace as well, based on real specifications of DRFPGAs families. It is also developed a run-time simulation and validation model for DRSs, through a dynamic circuit switching technique. For the validation of architecture and methodology study case, an application test based on arithmetic operations has been proposed. The simulations methodology allows to determine the reconfiguration time and verify the DRS behavior at the moment of reconfiguration. The DynoPlace tool allows to generate User Constraint File (UCF) of DRS\'s modules positioning for the DRFPGA Virtex-4LX25. This file contains information of modules positioning in the system, of the devices used for inputs and outputs of the system, and the positioning of bus-macros. After the files generation by the methodology, and the DynoPlace tool, it is possible to successfully execute the Early Access scripts for generating the DRS automatically.

Nesta investigação será analisada a reconfiguração político-territorial do Vice-Reino do Novo Reino de Granada, no final do século XVIII e nas duas primeiras décadas do século XIX. Em primeiro lugar, examinar-se-á a organização político-territorial do Vice-Reino, estabelecida pela monarquia espanhola. Em segundo lugar, analisar-se-á a formação de juntas de governo, congressos, Estados provinciais e confederações, que, após a dissolução da monarquia, em 1808, foram legitimadas por meio de atas, constituições de tipo moderno e guerras. Esses acontecimentos modificaram a organização política e territorial do antigo Vice-Reino, entre 1809 e 1816. / This research analyzes the political and territorial reconfiguration of the Viceroyalty of New Kingdom of Granada, in the late eighteenth century and the first two decades of the nineteenth century. In the first place, the political and territorial organization of the Viceroyalty established by the Spanish monarchy will be examined. Secondly, the formation of governments juntas, congress, provincial States and confederations after the dissolution of the monarchy in 1808 will to be analyzed, as well as how they were legitimated by actas, constitutions of modern type and wars that changed political and territorial organization of the former Viceroyalty, between 1809 and 1816.

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Novas modelagens matemáticas são propostas para a otimização do problema de restauração em sistemas de distribuição radiais balanceados. O problema de restauração consiste em estratégias de reconfiguração topológica para o restabelecimento ótimo do fornecimento de energia elétrica para áreas desatendidas após interrupção permanente. A reconfiguração consiste na definição de operações de chaveamento para estabelecer a nova configuração operacional e requer a definição de uma sequência factível para essas operações. Neste trabalho, são propostos dois modelos matemáticos para a otimização do problema de reconfiguração restaurativa, um modelo de programação cônica de segunda ordem inteira mista (PCSOIM) e outro de programação linear inteira mista (PLIM) e é proposto um modelo matemático de PCSOIM para a otimização do problema de sequenciamento de operações de chaveamento. Os modelos matemáticos de reconfiguração ótima e de sequenciamento ótimo são independentes. No primeiro caso, resolve-se apenas o problema de definir a topologia ótima e, no segundo caso, resolve-se apenas o problema de definir a sequência ótima de operações de chaveamento. Assim, o problema de sequenciamento formulado consiste em definir a sequência ótima de operação do conjunto de chaves indicadas em uma proposta de reconfiguração previamente obtida e essa proposta de reconfiguração pode ser em contexto de operação normal ou restaurativo. Os modelos de reconfiguração restaurativa são formulados com o objetivo ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: New mathematical models are proposed for the optimization of the restoration problem in balanced radial distribution systems. The restoration problem consists in topological reconfiguration strategies for the optimal restoration of the electric power supply to unattended areas after a permanent interruption. The reconfiguration consists in the definition of switching operations to establish the new operational configuration and requires the definition of a feasible sequence for these operations. In this work, two mathematical models for the optimization of the restorative reconfiguration problem, a mixed-integer second order conic programming (MISOCP) model and a mixed-integer linear programming (MILP) model are proposed. Additionally, a MISOCP mathematical model for the optimization of the switching operations sequencing problem is proposed. The mathematical models for optimal reconfiguration and optimal sequencing are independent. In the first case, only the problem of defining the optimum topology is solved and, in the second case, only the problem of defining the optimum sequence of switching operations is solved. Thus, the formulated sequencing problem consists in defining the optimum operations sequence of the set of indicated switches in a previously obtained proposal of reconfiguration and this proposal of reconfiguration may be in the normal or restorative operation context. The restorative reconfiguration models are formulated with the objective of minimizing the de... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: John Fredy Franco Baquero / Resumo: Nesta dissertação é proposta a aplicação do algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas para a solução do problema de reconfiguração de sistemas de distribuição. Esse problema de otimização consiste em encontrar a configuração radial que apresenta perdas mínimas, satisfazendo as restrições topológicas e as restrições operacionais, sendo modelado como um problema de Programação Não Linear Inteira Mista. O método proposto utiliza o algoritmo de Prim na geração de configurações radiais e emprega um algoritmo de fluxo de carga de varredura para avaliar cada proposta de solução. O algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas foi desenvolvido na linguagem de programação FORTRAN e foi testado em quatro sistemas de distribuição da literatura especializada (14 barras, 33 barras, 84 barras e 136 barras). Os resultados obtidos da aplicação do algoritmo permitem avaliar o seu desempenho e eficiência em comparação com a melhor solução encontrada na literatura especializada. / Abstract: The application of the biased random-key genetic algorithm for the reconfiguration of distribution systems is proposed in this Dissertation. The problem of reconfiguration in distribution systems consists of finding the radial configuration that presents the minimum losses, satisfying topological and operating constraints and is commonly modeled as a mixed-integer nonlinear programming problem. The proposed method uses the Prim's algorithm to generate radial configurations that are evaluated through a backward/forward sweep power flow method. The biased random-key genetic algorithm used was developed in the programming language FORTRAN and was tested in four systems (14-bus, 33-bus, 84-bus and 136-bus). The obtained results show the performance and efficiency of the proposed method in comparison to the best solution found in the specialized literature. / Mestre