Esta dissertação trata do problema de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de grande porte (com milhares de linhas, barras de carga e chaves seccionadoras) em situações de contingência. Este problema consiste basicamente na determinação de chaves seccionadoras que devem ser operadas para permitir a transferência de blocos de carga a fim de re-conectar consumidores fora de serviço atendendo às restrições operacionais do sistema. Diversas metodologias têm sido desenvolvidas para lidar com o problema de restabelecimento de energia. Entretanto, a maioria perde eficiência computacional quando aplicadas em sistemas de distribuição de grande porte e/ou não fazem distinção entre chaves manuais e automáticas (controladas remotamente). Propõe-se uma metodologia para obtenção, em tempo-real, de planos de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de grande porte, que priorize a utilização de chaves seccionadoras controladas remotamente. Priorizar a utilização de chaves controladas remotamente permite a obtenção de planos de restabelecimento mais rápidos de serem implantados. Para lidar com os múltiplos objetivos e restrições do problema de restabelecimento de energia, a metodologia proposta será baseada em Algoritmos Evolutivos Multi-Objetivo, enquanto que a eficiência computacional para possibilitar o tratamento de sistemas de grande porte será proporcionada através da utilização da codificação de dados denominada Representação Nó-Profundidade. Para validar a metodologia proposta realizar-se-ão diversas simulações computacionais no sistema de distribuição real da cidade de São Carlos-SP, e nas suas versões duplicada, quadruplicada e octuplicada, considerando-se a ocorrência tanto de falta única quanto de múltiplas faltas. / This thesis focuses on the service restoration problem in large scale distribution systems (distribution systems with thousands of switches and load buses) in contingency situations. This problem consists basically in determining the sectionalizing switches that must be operated in order to reconnect the out of service loads without violating any operational constraints. Several methodologies have been developed to deal with the service restoration problem in distribution systems. However, the majority of them demand high running time when used for large scale distribution systems and/or do not consider the existence of switches that can be remotely operated. It is proposed a methodology for determining, in real time, service restoration plans in large scale distribution systems. In order to determine service plans that can be implemented faster, the methodology will give priority to use remotely controlled switches. To deal with the multiple objectives and constraints of the service restoration problem, the proposed methodology will be based on Multi-objective Evolutionary algorithms. To guarantee computational efficiency to treat large scale distribution systems, the data encoding called Node-Depth Encoding will be used. The real distribution system of the São Carlos-SP city, and its doubled, quadruplicated and octuplicate versions will be used to validate the proposed methodology. It will be simulated cases considering one and multiple faults.

Para implantação de diversas funções de controle e operação em tempo real em Sistemas de Distribuição (SDs), como, por exemplo, restabelecimento de energia, é necessário um procedimento para representar a carga em tempo real. Ou seja, uma metodologia que possibilite a estimação em tempo real das demandas dos transformadores de distribuição que em geral não são monitoradas de forma direta. Para esse fim propõe-se, neste trabalho, um Estimador de Demanda em Tempo Real (EDTR) baseado em: informações off-line (consumo mensal dos consumidores e curvas de carga típicas); um algoritmo computacionalmente eficiente para cálculo de fluxo de potência baseado na estrutura de dados denominada Representação Nó-Profundidade (RNP); e nas poucas medidas disponíveis em tempo real nos SDs. O EDTR proposto opera em dois estágios: (1) Estimação Off-line das Demandas; e (2) Refinamento em Tempo Real das Demandas, executados em instantes diferentes (um de maneira off-line e outro em tempo real), de forma a prover uma estimativa das demandas dos transformadores de distribuição. Considerando somente as informações off-line, o EDTR proposto permite a estimação das demandas dos transformadores de distribuição com uma medida da incerteza da estimativa. Através do processamento das medidas disponíveis em tempo real, via um algoritmo eficiente para cálculo de fluxo de potência, o EDTR proposto permite o refinamento das estimativas off-line. Neste trabalho serão apresentados resultados de diversas simulações computacionais demonstrando a eficiência do EDTR proposto. Alguns parâmetros são avaliados quanto à influência nas estimativas do EDTR proposto, como a presença de erros grosseiros nas medidas disponíveis em tempo real e alimentadores somente com medidas de magnitude de corrente. Além disto, destaca-se a influência da qualidade das estimativas iniciais obtidas pelo Estágio (1), e a importância das hipóteses estatísticas utilizadas nesse estágio para o processo de estimação. Apresenta-se, ainda, a aplicação do EDTR proposto em um SD real brasileiro. Um teste de validação foi realizado através de uma campanha de medição em um alimentador real, que consistiu na instalação de medidores de demanda em três transformadores de distribuição para aferir a qualidade das estimativas obtidas pelo EDTR proposto. Finalmente, o EDTR proposto é aplicado em um SD real de larga escala, para aferir o desempenho computacional da metodologia implantada e as dificuldades de implantação. Vale ressaltar que sua implantação é condizente com ferramentas consolidadas nos Centros de Operação da Distribuição, como o uso do processo de agregação de cargas e o cálculo de fluxo de potência, e poucas rotinas precisam ser adicionadas para integração do EDTR. / Several real time control and operation applications for Distribution Systems (DS), such as, service restoration, require a procedure for real time load modeling. That is, a methodology for real time estimation of the distribution transformers loading which are generally not monitored. For this purpose, in this dissertation, a Real Time Load Estimator (RTLE) is proposed based on: off-line information (monthly consumption and typical load curves); a computationally efficient algorithm for power flow calculation based on the data structure called Node-Depth Encoding; and on the few available real time measurements on the distribution system. The proposed RTLE operates in two stages: (1) Off-line Load Estimation and (2) Real Time Load Refinement, performed in different moments (one off-line and the other in real time), providing the distribution transformers load estimates. Using only the offline information, the proposed RTLE allows the estimation of the loads of the distribution transformers with a measure of uncertainty. By processing the available real time measurements, using an efficient power flow calculation algorithm, the proposed RTLE refines these off-line estimates. This dissertation presents several simulations showing the efficiency of the proposed RTLE. Some parameters are evaluated and their influence on the RTLE load estimates, such as gross errors in the available real time measurements and feeders with only current magnitude measurements. Besides, it is emphasized the influence of the initial load estimates obtained from Stage (1), and the importance of the statistical hypothesis used in this stage in the load estimation process. Also, this work presents the application of the proposed RTLE in a real Brazilian DS. A validation test was performed through in-field verification in a real distribution feeder, which was executed via load meters installation in three distribution transformers to evaluate the quality of the load estimates provided by the RTLE. Finally, the proposed RTLE was tested in a real large scale DS to evaluate its computational performance and the difficult level of its implementation. It is noteworthy that its implementation is straightforward with other Distribution Operation Center tools, such as load aggregation and load flow calculation, and few routines must be added for integrating the RTLE.

Esta dissertação tem por objetivo o desenvolvimento, e implantação em computador, de uma metodologia para tratamento do problema de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de grande porte (com milhares de linhas, barras de carga e chaves seccionadoras), que permita a obtenção de Planos de Restabelecimento de Energia (PREs) adequados considerando a existência de reguladores de tensão, bancos de capacitores e de diferentes tipos de chaves seccionadoras. A metodologia proposta deverá considerar as características de operação de diferentes tipos de chaves seccionadoras (existência de telecomando, possibilidade de abertura com carga e/ou em curto circuito, etc.) para obtenção de PREs. Vale lembrar que usualmente as metodologias desenvolvidas para obtenção de PREs consideram a existência apenas de chaves automáticas e não automáticas, não considerando outras características de funcionamento das chaves seccionadoras. Tendo em vista que o problema a ser tratado é combinatório, com múltiplos objetivos e restrições, a metodologia proposta será baseada em Algoritmos Evolutivos, em técnicas de otimização multi-objetivo e na estrutura de dados denominada Representação Nó-Profundidade (RNP). A RNP será utilizada para representar computacionalmente, de forma eficiente, a topologia elétrica dos sistemas de distribuição. Para validar a metodologia proposta serão realizadas simulações computacionais com sistemas de distribuição reais de grande porte. / This dissertation aims to develop a methodology to provide adequate Energy Restoration Plans (ERPs) in contingency situations to large-scale distribution systems (with thousands of lines, load buses and sectionalizing switches), considering the existence of voltage regulators, capacitors banks and different types of sectionalizing switches. The proposed methodology considers the operational characteristics of different types of sectionalizing switches (existence of remote control, possibility of open-load and/or short-circuit, etc.) for the purpose of obtaining ERPs. Usually the developed methodologies consider only the existence of remotely controlled and manually controlled switches, excluding other operational characteristics of the sectionalizing switches. As the service restoration problem is combinatory with multiple objectives and constraints, the proposed methodology is based on Evolutionary Algorithms, multiobjective optimization techniques and on the data structure named Node-Depth Encoding. The Node-Depth Encoding is used to computationally represent, in an efficient way, the topology of the distribution systems. The proposed methodology is validated through computational simulations performed in real large-scale distribution systems.

Nesta dissertação é apresentada uma nova metodologia para tratar o problema de restabelecimento de energia em Sistemas de Distribuição (SD) de grande porte, possibilitando a obtenção de planos de restabelecimento a partir exclusivamente de chaves automáticas após a ocorrência de faltas permanentes. Este procedimento é realizado através da Reconfiguração de Redes (RR), que consiste basicamente na alteração da topologia do sistema elétrico através da mudança de estados (aberto/fechado) das chaves seccionadoras. Para isso, vários pontos de carga do SD são agrupados em blocos separados por chaves, formando setores. Assim, a partir da RR é possível a troca de cargas entre alimentadores em caso de interrupção em algum ponto da rede. A metodologia aqui proposta divide o processo de restabelecimento de energia em duas etapas. Na primeira a troca de cargas entre alimentadores é realizada utilizando apenas chaves automáticas, e a segunda etapa utiliza-se qualquer tipo de chave, automática ou não. O problema de restabelecimento de energia em SDs de grande porte envolve múltiplos objetivos, e alguns deles são conflitantes, além disto, devido à grande quantidade de variáveis envolvidas nesse problema, ele está sujeito ao fenômeno de explosão combinatória. Dessa forma, metas-heurísticas têm sido propostas como alternativas para tratar o problema, e dentre essas, os Algoritmos Evolutivos (AEs) têm se mostrado a mais eficiente. Face ao exposto, neste trabalho de mestrado utiliza-se de um AE Multi-Objetivo, juntamente com a estrutura de dados denominada Representação Nó-Profundidade (RNP), que permite uma representação computacional eficiente da topologia elétrica dos SDs. Para validar a metodologia proposta foram realizadas simulações computacionais no SD real da cidade de Londrina-PR, em atual operação. Os resultados que serão apresentados nessa dissertação mostraram um ganho substancial em comparação com outra metodologia. / This dissertation presents a new methodology to address service restoration problem in Large Scale Distribution Systems (DS), that allow the obtaining of service restoration plans considering only automatic switches after the occurrence of interruption. This procedure is performed through the Network Reconfiguration (NR), which basically consists in changing the topology of the electrical system by changing states (open/closed) of the switches. For this, various load points DS are grouped into blocks separated by switches, forming sectors. Thus, from the NR is possible to exchange charges between feeders in case of interruption somewhere in the DS. The methodology proposed here divides the process of service restoration in two stages. The first exchange of charges between feeders is performed using only automatic switches, and the second stage uses any type of switches, automatic or not. The problem of service restoration in Large-Scale DS involves multiple objectives, some of which are conflicting, moreover, due to the large number of variables involved in this problem, it is subject to the combinatorial explosion phenomenon. Thus, meta-heuristics have been proposed as alternatives to address the problem, and among these, the Evolutionary Algorithms (EAs) have shown to be more efficient. Given the above, this work uses Multi-Objective Evolutionary Algorithms, along with the graph encoding called Node-Depth Representation, which allows an efficient computational representation of DS topology. To validate the proposed methodology were performed computer simulations in real DS city of Londrina, in actual operation. The results will be presented in this thesis showed a substantial gain compared to other methods.

Desenvolver um sistema de distribuição de energia confiável é certamente um desafio inerente aos profissionais do setor elétrico. Porém, os sistemas estão sujeitos a falhas e, sendo assim, o rápido restabelecimento traz a satisfação do cliente e reduz as compensações pagas pelas concessionárias de energia. Neste contexto a presente dissertação visa avaliar a metodologia para restabelecimento de energia denominada AEMT-H que se baseia em algoritmos evolutivos multi-objetivo se na estrutura de dados chamada Representação Nó- Profundidade (RNP). Esta avaliação ocorrerá através da aplicação do AEMT-H para obtenção de planos de restabelecimento de energia após a ocorrência de faltas simples no sistema COPEL da cidade de Londrina. Os resultados gerados serão avaliados estatisticamente e ainda subjetivamente pelos profissionais do COD da concessionária. Os algoritmos evolutivos têm apresentado resultados animadores para os problemas de restabelecimento de energia. Em especial, os resultados obtidos, quando da representação computacional de sistemas de distribuição de grande porte (com milhares de barras e chaves) através da RNP, possuem como característica o tempo de resposta da ordem de segundos, instigando a evolução das pesquisas para utilização desta metodologia inclusive em aplicativos de tempo real. O sistema de Londrina possui 30.156 barras, 2.660 chaves \"NF\", 250 chaves \"NA\" e atende um universo de mais de 231.000 consumidores ligados diretamente ao sistema de 13,8 kV ou, após os transformadores de distribuição, nas tensões de 220V e 127V. Neste sistema estão presentes 6 subestações 138 kV/13,8 kV e 64 circuitos alimentadores, totalizando uma capacidade de transformação de energia de 541,7 MVA. / The development of a reliable distribution system is certainly a challenge to electrical industry professionals. However, these systems are subject to failures and thus the fast restoration brings customer satisfaction and reduces the compensation paid by the electricity utilities. In this context, this dissertation aims to evaluate the methodology for service restoration called \"AEMT-H\", which is based on multi-objective evolutionary algorithms and in the data structure called Node Depth Encoding (NDE). This evaluation will occur by applying the \"AEMT-H\" to obtain service restoration plans considering the occurrence of simple faults in the COPEL system of the city of Londrina. The obtained results will bee valuated statistically and subjectively by professionals of the Distribution Operation Center. It is important to highlight that Evolutionary algorithms have shown promising results to treat the service restoration problem in distribution systems. In particular, the results obtained when using NDE tocomputationally represent the electrical topology of large distribution systems (with thousand of buses and switchers) are very interesting in terms of time processing (in the order of seconds). The system of Londrina has 30,156 buses, 2,660 switchers normally closed, 250 switchers normally opened and supplies a universe of more than 231,000 consumers connected directly to the system with voltage of 13.8 kV or, after distribution transformers, with voltages of 220V and 127V. This system contains 6 substations 138 kV/13,8 kV and 64 feeders, and a installed power of 541.7 MVA.

Orientador: Paulo Morelato França / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T20:11:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_ViniciusJacques_D.pdf: 1756755 bytes, checksum: e845cc09a5de807da958e9792684e777 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Depois da regulamentação do setor elétrico brasileiro, a qualidade no fornecimento de energia ganhou maior importância por parte das concessionárias. Neste contexto, o problema de restauração do serviço tem particular relevância pela relação com a freqüência e duração das interrupções no fornecimento: através de alterações na configuração original da rede, busca-se reduzir a carga não atendida sem deixar de observar as restrições de capacidade dos alimentadores, de queda de tensão nas barras de carga e de radialidade da rede. Considerando o caráter temporário destas manobras, torna-se desejável reduzir o grau de intervenção de modo a facilitar a restauração da configuração original. Nesta tese é considerado o problema multiobjetivo de restauração do serviço que compreende a minimização da carga sem fornecimento e do número de chaves manipuladas. Depois da definição matemática do problema, da revisão da literatura especializada e da descrição de um "framework" para problemas relacionados, são descritas duas heurísticas, uma construtiva e outra de melhoramento. A seguir, apresentam-se duas metaheurísticas para o problema, uma Busca Tabu e um Algoritmo Evolutivo, ambas baseadas em otimização de Pareto. Por fim, por meio de estudos práticos com sistemas de distribuição brasileiros, avalia-se experimentalmente a aplicabilidade das abordagens propostas / Abstract: After the Brazilian electric power market regulation, quality of service became a crucial concern of utilities. In fact, the service restoration has a particular importance since it is closely related to frequency and duration of service interruption: through network reconfigurations, one aims to reduce the non supplied load while respecting constraints like feeder and voltage limits as well as the maintenance of a radial structure. Considering that this emergency state is transitory existing only until the fault is eliminated, it is convenient to reduce the number of switching operations in order to make the return back to the original configuration easy. This work considers the multiobjective service restoration to minimize both the load not supplied and the number of switching operations. After defining the mathematical formulation proposed and presenting the bibliographical survey with the description of a new framework to related problems, two new heuristics are presented, one for constructive search and another one for neighborhood search. Next, two metaheuristics especially developed for the referred problem are described, both based on Pareto optimization. Finally, the effectiveness of these proposed methods are proved in a set of five systems, three of them referring to actual Brazilian systems / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-19T10:31:58Z No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1281297 bytes, checksum: 0d547bba728df4c23bbf1317541f6e39 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:44:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1281297 bytes, checksum: 0d547bba728df4c23bbf1317541f6e39 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:44:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1281297 bytes, checksum: 0d547bba728df4c23bbf1317541f6e39 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Esta tese apresenta uma metodologia para maximizar o restabelecimento de cargas em sistema de distribuição de energia elétrica após à ocorrência de uma ou simultâneas contingências. Para tanto, um algoritmo heurístico construtivo é proposto, determinando passo a passo os procedimentos operativos a serem adotados. Aspectos associados com as restrições de radialidade e de tensão nas barras, minimização de manobras de chaves, consumidores prioritários e mínimo corte discreto de carga são considerados a fim de uma representação mais realista do problema. A metodologia é aplicada em sistemas tradicionais da literatura, incluindo um sistema real de médio porte. / This thesis presents a methodology for maximizing the load restoration in power distribution system after simultaneous occurrence of contingency. Therefore, a heuristic constructive algorithm is proposed to determine step by step the operation procedures to be adopted. Aspects associated with the radiality and bus voltage constraints, minimization of maneuvering switches, priority consumers and minimum discrete load shedding are considered to provide a more realistic representation of the problem. The proposed approach is applied in traditional systems from literature including a real medium size test system.

Na ocorrência de uma ou de múltiplas faltas permanentes em sistemas de distribuição de energia elétrica é inevitável a ausência de fornecimento à algumas cargas. Contudo, devido à presença de chaves seccionadoras, após a localização e isolação do trecho sob falta, é possível restaurar o abastecimento de energia a estas cargas fora de serviço. Para tal é necessária a obtenção de um plano de restabelecimento adequado, no menor intervalo de tempo possível, capaz de informar as chaves que devem ser operadas a fim de reconectar estas cargas à rede e sem sobrecarregar nenhum equipamento. Neste sentido, têm sido propostas metodologias para auxiliar as atividades dos operadores de sistemas de distribuição por meio do fornecimento de planos de restabelecimento de energia em situações de contingência. Todavia, a aplicação da maioria destas técnicas restringe-se à redes pequenas, quando comparadas às redes reais que possuem milhares de barras e chaves. Em outras metodologias, na tentativa de superar esta limitação, são feitas simplificações na representação da rede, desconsiderando alguns dos seus elementos. Nestes casos, a solução fornecida para a rede simplificada pode não ter o mesmo desempenho na rede em operação, o que compromete a confiabilidade dessas metodologias. Em outros métodos, ainda, a rede é representada com todas as suas barras e chaves, no entanto, deixam de considerar a presença de consumidores especiais, que exigem prioridade de fornecimento, bem como de chaves existentes na rede que podem ser operadas remotamente. Face ao exposto, propõe-se uma metodologia para determinação, em tempo real, de planos de restabelecimento de energia elétrica em sistemas de distribuição de grande porte em situações de uma ou de múltiplas faltas. Para lidar com os múltiplos objetivos deste problema, sendo alguns dele conflitantes entre si, esta será baseada em Algoritmos Evolutivos Multi-Objetivo, enquanto que a representação computacional sem simplificações da rede será proporcionada por uma codificação de dados apoiada na teoria de grafos e denominada Representação Nó-Profundidade. A fim de diminuir o tempo e o custo de implementação dos planos obtidos, será considerada e dado prioridade de manobra às chaves controladas remotamente, que podem ser alteradas do centro de operações. Será dado prioridade também ao fornecimento de energia de consumidores especiais. Por fim, para cada plano de restabelecimento fornecido será definida uma sequência factível de chaves que, quando alteradas, reconectarão as cargas sãs fora de serviço e eliminarão sobrecargas ou perfis de tensão inadequados. Para validar a metodologia proposta serão realizadas simulações computacionais no sistema de distribuição real da cidade de São Carlos-SP, em operação no ano de 1994, e nas suas versões duplicada, quadruplicada e octuplicada. / The occurrence of one or multiple permanent faults in electric power distribution systems is inevitable the privation of the service to some loads. However, due to the presence of switches, after the location and isolation of the faulted section, you can restore the power supply to these out of service loads. To this it is necessary to obtain, as soon as possible, a suitable restoration plan. It must be able to inform the switches that must be operated in order to reconnect these loads without overloading on any network or equipment. In this sense, it has been proposed methods to assist the operators\' activities of the of distribution systems by providing plans to restore the service in contingency situations. However, the application of the most of these techniques is limited to small networks, when they are compared to real networks that have thousands of bars and keys. In other methodologies, in order to overcome this limitation, simplications are made in the representation of the network, ignoring some of its elements. In these cases, the solution provided for a simplied network may not have the same performance on the network in operation, which aects the reliability of these methodologies. In other methods, the network is represented with all of its bars and switches. However, these methodologies do not consider the presence of the special consumers that require service priority neither the switches that can be operated remotely. Given the above, we propose a methodology for determining, in real time, plans for service restoration in large-scale electric distribution systems in situations of one or multiple faults. To deal with the multiple objectives of this problem, some of them con icting, the proposed method will be based on Multi-Objective Evolutionary Algorithms. Moreover, the computational representation without simplications of the network will be provided by a data encoding based in graph theory and called Node-Depth Encoding. In order to reduce the time and cost of the implementation of the plans obtained, it will be considered and given priority to maneuvers in remotely controlled switches, which can be changed from the operation center. Priority will be given also to the power supply of special consumers. Finally, for each restoration plan provided will be gotten a feasible switching sequence that, when implemented, will reconnect the out of service loads and eliminate overloads or inadequate voltage proles. To validate the proposed methodology it will be performed computer simulations in the real distribution system of the São Carlos-SP city, in operation in 1994, and their doubled, quadruplicate and octuplicate versions.

Na ocorrência de uma ou de múltiplas faltas permanentes em sistemas de distribuição de energia elétrica é inevitável a ausência de fornecimento à algumas cargas. Contudo, devido à presença de chaves seccionadoras, após a localização e isolação do trecho sob falta, é possível restaurar o abastecimento de energia a estas cargas fora de serviço. Para tal é necessária a obtenção de um plano de restabelecimento adequado, no menor intervalo de tempo possível, capaz de informar as chaves que devem ser operadas a fim de reconectar estas cargas à rede e sem sobrecarregar nenhum equipamento. Neste sentido, têm sido propostas metodologias para auxiliar as atividades dos operadores de sistemas de distribuição por meio do fornecimento de planos de restabelecimento de energia em situações de contingência. Todavia, a aplicação da maioria destas técnicas restringe-se à redes pequenas, quando comparadas às redes reais que possuem milhares de barras e chaves. Em outras metodologias, na tentativa de superar esta limitação, são feitas simplificações na representação da rede, desconsiderando alguns dos seus elementos. Nestes casos, a solução fornecida para a rede simplificada pode não ter o mesmo desempenho na rede em operação, o que compromete a confiabilidade dessas metodologias. Em outros métodos, ainda, a rede é representada com todas as suas barras e chaves, no entanto, deixam de considerar a presença de consumidores especiais, que exigem prioridade de fornecimento, bem como de chaves existentes na rede que podem ser operadas remotamente. Face ao exposto, propõe-se uma metodologia para determinação, em tempo real, de planos de restabelecimento de energia elétrica em sistemas de distribuição de grande porte em situações de uma ou de múltiplas faltas. Para lidar com os múltiplos objetivos deste problema, sendo alguns dele conflitantes entre si, esta será baseada em Algoritmos Evolutivos Multi-Objetivo, enquanto que a representação computacional sem simplificações da rede será proporcionada por uma codificação de dados apoiada na teoria de grafos e denominada Representação Nó-Profundidade. A fim de diminuir o tempo e o custo de implementação dos planos obtidos, será considerada e dado prioridade de manobra às chaves controladas remotamente, que podem ser alteradas do centro de operações. Será dado prioridade também ao fornecimento de energia de consumidores especiais. Por fim, para cada plano de restabelecimento fornecido será definida uma sequência factível de chaves que, quando alteradas, reconectarão as cargas sãs fora de serviço e eliminarão sobrecargas ou perfis de tensão inadequados. Para validar a metodologia proposta serão realizadas simulações computacionais no sistema de distribuição real da cidade de São Carlos-SP, em operação no ano de 1994, e nas suas versões duplicada, quadruplicada e octuplicada. / The occurrence of one or multiple permanent faults in electric power distribution systems is inevitable the privation of the service to some loads. However, due to the presence of switches, after the location and isolation of the faulted section, you can restore the power supply to these out of service loads. To this it is necessary to obtain, as soon as possible, a suitable restoration plan. It must be able to inform the switches that must be operated in order to reconnect these loads without overloading on any network or equipment. In this sense, it has been proposed methods to assist the operators\' activities of the of distribution systems by providing plans to restore the service in contingency situations. However, the application of the most of these techniques is limited to small networks, when they are compared to real networks that have thousands of bars and keys. In other methodologies, in order to overcome this limitation, simplications are made in the representation of the network, ignoring some of its elements. In these cases, the solution provided for a simplied network may not have the same performance on the network in operation, which aects the reliability of these methodologies. In other methods, the network is represented with all of its bars and switches. However, these methodologies do not consider the presence of the special consumers that require service priority neither the switches that can be operated remotely. Given the above, we propose a methodology for determining, in real time, plans for service restoration in large-scale electric distribution systems in situations of one or multiple faults. To deal with the multiple objectives of this problem, some of them con icting, the proposed method will be based on Multi-Objective Evolutionary Algorithms. Moreover, the computational representation without simplications of the network will be provided by a data encoding based in graph theory and called Node-Depth Encoding. In order to reduce the time and cost of the implementation of the plans obtained, it will be considered and given priority to maneuvers in remotely controlled switches, which can be changed from the operation center. Priority will be given also to the power supply of special consumers. Finally, for each restoration plan provided will be gotten a feasible switching sequence that, when implemented, will reconnect the out of service loads and eliminate overloads or inadequate voltage proles. To validate the proposed methodology it will be performed computer simulations in the real distribution system of the São Carlos-SP city, in operation in 1994, and their doubled, quadruplicate and octuplicate versions.

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