Este trabalho traz um estudo inicial do acoplamento elétrico-energético no planejamento da operação de curto-curtíssimo prazo utilizando Fluxo de Potência Ótimo em Corrente Alternada (FPOCA) com o objetivo de averiguar possíveis desvios entre o planejamento energético e o planejamento elétrico. É feita uma análise da influência dos aspectos elétricos do sistema de transmissão no planejamento energético de curto prazo utilizando-se um FPOCA, juntamente com a minimização do custo da geração e das perdas na transmissão. A minimização do custo da geração é feita através de uma otimização do sistema hidrotérmico utilizando-se um Programa de Otimização de Sistema Hidrotérmico (POSH) baseado em um algoritmo simplex convexo e na aplicação da teoria de fluxo em rede, enquanto que a minimização das perdas na transmissão é feita utilizando-se um FPOCA baseado no método Dual-Newton. Estas ferramentas permitem analisar a necessidade de ajustes para compatibilizar a otimização energética e a otimização elétrica de um sistema eletroenergético, e buscar um planejamento \"ótimo\" que atenda os planejamentos energético e elétrico. Dessa forma, a interface elétrico-energética se torna mais \"forte\", pois as metas de geração obtidas pelo planejamento de curto prazo que serão passadas para o planejamento de curtíssimo prazo, já incluem o efeito dos aspectos elétricos do sistema. Isto proporciona um controle dos desvios da trajetória \"ótima\" do sistema, o que contribui para melhorar a otimização global do planejamento da operação eletroenergética. / This work brings a beginning study of the electric-energetic coupling in the short-shortest term operation planning using Optimal Power Flow in Alternate Current (OPFAC) aiming to inquire possible mismatches between the energetic planning and the eletric planning. It is made an analysis of the electrical aspects influence in the short term energetic planning using OPFAC together with the minimization of generation cost and the transmission losses. The generation cost minimization is made for the hidrothermal system optimization using a Hydrothermal System Optimization Program (POSH) based on a convex simplex algorithm and the application of the network flow theory, while the transmission losses minimization is made using an OPFAC based on the Dual-Newton method. These tools allow to analyze the necessity of adjustments to make compatible the energetic optimization and the electric optimization of the power system, and to search an \"optimal\" planning that attends both the energetic planning and electric planning. Like this, the electric-energetic interface becomes strongest, therefore the generation goals gotten by the short-term planning, that will be passed to the shortest-term planning, already includes the effect of the electric system aspects. These one provide the mismatches control in the optimal trajectory of the system and it contributes to improve the global optimization of power system operation planning. The analyzed system is the 440 kV Equivalent System of CESP (Energetic Company of São Paulo), with 53 bus, being 7 generation bus, 85 transmission lines and 48 transformers.

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Neste projeto de pesquisa, é abordado o problema de desligamento ótimo de linhas de transmissão, chamado de Problema OTS, para otimizar os custos de operação de um sistema de energia elétrica, isto é, para minimizar os custos de operação da geração para atender um perfil de demanda especificado. Foram priorizados tópicos de pesquisas considerados problemáticos na otimização do problema OTS, tópicos identificados através de uma revisão bibliográfica das publicações mais relevantes relacionadas com o problema OTS. Assim, um tópico abordado na pesquisa é o desenvolvimento de estratégias para reduzir o número relativamente elevado de linhas de transmissão que são desligadas, já que o desligamento de muitas linhas de transmissão produzem uma redução de custo insignificante. Outro tópico abordado é o problema de geração de soluções ótimas que produzem ilhamento do sistema elétrico ou até a formação de vários setores do sistema de energia elétrica operando de forma independente. O terceiro tópico é o desenvolvimento de um modelo matemático que representa as linhas iguais conectadas em paralelo entre duas barras por uma linha simples equivalente. Finalmente, é iniciada a análise teórica para encontrar os argumentos consistentes que permitam explicar os motivos pelos quais o desligamento de uma linha de transmissão melhora a operação de um sistema de energia elétrica contradizendo a lógica fundamental existente entre os engenheiros de operação. Esse tópico, chamado de paradoxo de Brae... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this research project, the optimal transmission switching (OTS) problem is addressed to optimize the operating costs of an electric power system, i.e., to minimize the generation costs to meet a specified demand profile. Priority was given to topics of research considered problematic in the optimization of the OTS problem, that were identified through a review of the most relevant publications related to the OTS problem. Thus, a topic addressed in the work is the development of strategies to reduce the relatively high number of disconnected transmission lines, since disconnecting many transmission lines produces insignificant cost reduction. Another topic addressed is the problem of generating optimal solutions that produce islanding of the electrical system or even the formation of several sectors of the electric power system operating independently. The third topic is the development of a mathematical model that represents the equal lines connected in parallel between two buses by an equivalent simple line. Finally, the theoretical analysis to find consistent arguments that allow explaining the reasons why the disconnection of a transmission line may improve the operation of an electric power system contradicting the fundamental logic existing among the operation engineers, is introduced. This topic, called the Braess paradox, is not addressed in any of the references reviewed during the development of this research project. In all of these proposals, the fundamental ide... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Este trabalho traz um estudo inicial do acoplamento elétrico-energético no planejamento da operação de curto-curtíssimo prazo utilizando Fluxo de Potência Ótimo em Corrente Alternada (FPOCA) com o objetivo de averiguar possíveis desvios entre o planejamento energético e o planejamento elétrico. É feita uma análise da influência dos aspectos elétricos do sistema de transmissão no planejamento energético de curto prazo utilizando-se um FPOCA, juntamente com a minimização do custo da geração e das perdas na transmissão. A minimização do custo da geração é feita através de uma otimização do sistema hidrotérmico utilizando-se um Programa de Otimização de Sistema Hidrotérmico (POSH) baseado em um algoritmo simplex convexo e na aplicação da teoria de fluxo em rede, enquanto que a minimização das perdas na transmissão é feita utilizando-se um FPOCA baseado no método Dual-Newton. Estas ferramentas permitem analisar a necessidade de ajustes para compatibilizar a otimização energética e a otimização elétrica de um sistema eletroenergético, e buscar um planejamento \"ótimo\" que atenda os planejamentos energético e elétrico. Dessa forma, a interface elétrico-energética se torna mais \"forte\", pois as metas de geração obtidas pelo planejamento de curto prazo que serão passadas para o planejamento de curtíssimo prazo, já incluem o efeito dos aspectos elétricos do sistema. Isto proporciona um controle dos desvios da trajetória \"ótima\" do sistema, o que contribui para melhorar a otimização global do planejamento da operação eletroenergética. / This work brings a beginning study of the electric-energetic coupling in the short-shortest term operation planning using Optimal Power Flow in Alternate Current (OPFAC) aiming to inquire possible mismatches between the energetic planning and the eletric planning. It is made an analysis of the electrical aspects influence in the short term energetic planning using OPFAC together with the minimization of generation cost and the transmission losses. The generation cost minimization is made for the hidrothermal system optimization using a Hydrothermal System Optimization Program (POSH) based on a convex simplex algorithm and the application of the network flow theory, while the transmission losses minimization is made using an OPFAC based on the Dual-Newton method. These tools allow to analyze the necessity of adjustments to make compatible the energetic optimization and the electric optimization of the power system, and to search an \"optimal\" planning that attends both the energetic planning and electric planning. Like this, the electric-energetic interface becomes strongest, therefore the generation goals gotten by the short-term planning, that will be passed to the shortest-term planning, already includes the effect of the electric system aspects. These one provide the mismatches control in the optimal trajectory of the system and it contributes to improve the global optimization of power system operation planning. The analyzed system is the 440 kV Equivalent System of CESP (Energetic Company of São Paulo), with 53 bus, being 7 generation bus, 85 transmission lines and 48 transformers.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T17:46:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstrategiasPlanejamentoSmart.pdf: 3494830 bytes, checksum: e201884feda341a4df9471c6c2e42d2a (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-14T16:15:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstrategiasPlanejamentoSmart.pdf: 3494830 bytes, checksum: e201884feda341a4df9471c6c2e42d2a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T16:15:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstrategiasPlanejamentoSmart.pdf: 3494830 bytes, checksum: e201884feda341a4df9471c6c2e42d2a (MD5) Previous issue date: 2017-05-15 / Atualmente o Sistema Elétrico de Potência passa por grandes modificações, as quais concentram-se em diversos níveis e sub-níveis dos sub-sistemas de geração, transmissão e distribuição, todos concentrados a lógica de Smart Grids. Este conceito caracteriza-se pela inclusão das novas tecnologias digitais no sistema elétrico, com o intuito trazer segurança, velocidade, monitoramento, dentre outros muitos benefícios. Para pleno desenvolvimento das Smart Grids, muito ainda necessita ser feito em diversas áreas de pesquisa. Nesta linha, este trabalho apresenta simulações de um modelo de planejamento de Smart Grid, caracterizando-a a partir de protocolos, os quais são tendências para esse tipo de rede. Para isto, também foi analisado um método de otimização, que utiliza algoritmos inteligentes para otimização de dispositivo sem uma Smart Grid. A solução proposta se baseia na alocação otimizada de equipamentos em uma rede de comunicação, que utiliza como meio físico de transmissão de dados a própria fiação elétrica, tecnologia Power Line Communitation. Nesta rede são inseridas aplicações Smart Grid definidas através da International Eletrotechnical Commission (IEC) 61850. Assim, com esse modelo proposto, foram realizadas simulações no software de eventos discretos Network Simulator–3.Os resultados mostram uma diminuição significativa no quantitativo de equipamentos, mantendo os níveis de qualidade de serviço para as aplicações. / Currently, the Electric Power System undergoes major modifications, which focus on various levels and sub-levels of the generation, transmission and distribution subsystems, all of which are based on Smart Grids logic. This concept is characterized by the inclusion of new digital technologies in the electrical system, with the purpose of bringing security, speed, monitoring, among many other benefits. For the full development of Smart Grids, a lot still needs to be done in several areas of research. In this line, this work presents simulations of a Smart Grid planning model, characterizing it from protocols, which are trends for this type of network. For this, we also analyzed an optimization method, which uses intelligent algorithms to optimize devices in a Smart Grid. The proposed solution is based on the optimized allocation of equipment in acommunication network, which uses as its physical transmission medium its own electrical wiring, Power Line Communitation technology. In this network are inserted Smart Grid applications defined through IEC 61850. Thus, with this proposed model, simulations were performed in the Network Simulator-3 discrete event software. The results show a significant decrease in the quantity of equipment, maintaining the quality levels to the applications.