Made available in DSpace on 2015-08-20T17:09:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-12. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:50Z : No. of bitstreams: 1 000844250.pdf: 1828617 bytes, checksum: 76e731b5aec7d79741d059ecd22502c8 (MD5) / A presente pesquisa apresenta uma análise teórica de alguns tópicos relevantes de programação linear relacionados ao método simplex. A motivação de analisar esses tópicos é torná-los mais didáticos e incentivar a aplicação dos mesmos na otimização de sistemas de energia elétrica e, em geral, na aplicação na otimização de problemas de engenharia. O método simplex em programação linear (PL) que foi por muito tempo a principal técnica de otimização de problemas de otimização lineares e não lineares (usado após a linearização) ainda é o mais utilizado na otimização de muitos problemas reais na engenharia e particularmente na engenharia elétrica. O método simplex resolve um problema de programação linear usando uma estratégia conceitualmente refinada. Para conhecer todas as versões do método simplex que podem ser usadas para resolver um problema de programação linear e também para dominar a parte conceitual do mesmo é necessário entender o ótimo de um problema de programação linear, quando um problema de programação linear é ilimitado, a lógica de otimização do método primal simplex, as condições nas quais um método simplex precisa de variáveis artificiais, o método primal simplex revisado, a teoria da dualidade em programação linear, a lógica de otimização do método dual simplex, a teoria da análise de sensibilidade e p ́os-otimizac ̧ão em programação linear, a lógica de otimização do método primal simplex canalizado bem como do método dual simplex canalizado. O produto desta pesquisa consiste em gerar um material didático que ajude de forma mais eficiente aos iniciantes em tópicos de pesquisa operacional. Desta forma, apresenta-se uma análise teórica e a reformulação de alguns tópicos relevantes relacionados com o método simplex na resolução de problemas de PL / This research presents a theoretical analysis of some relevant topics related to linear programming via simplex method. The motivation of analyzing these topics makes them more didactic and easy to understand. As these kinds of methodologies are fast and unequivocal, they are applicable in various real-world engineering problems particularly in the field of power system optimization. In linear programming (LP), the simplex method has been the main technique to optimize the linear problem as well as the linearized problem (a problem with the nonlinear nature). The simplex method solves a linear programming problem using a conceptually refined strategy. In order to understand all of the available versions of the simplex method that can be used to find the solution of a linear programming problem and in order to have a detail study on them, it is necessary to understand: the optimality of such problems, where a linear programming problem is limited, the logic of optimization of the primal simplex method, in which condition a simplex method needs artificial variables, the revised primal simplex method, the duality theory in linear programming, the logic of optimization of the dual simplex methodology, the theory of sensitivity analysis and post-optimization in linear programming, and the logic of the primal or dual simplex for the boundary variables. The output of this research is to prepare a didactic reference and a user manual to help the beginner researchers in operations research. Therefore, a theoretical analysis and reformulation of some relevant topics related to the simplex method for solving LP problems is presented

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-28Bitstream added on 2014-11-10T11:58:00Z : No. of bitstreams: 1 000794229.pdf: 1336859 bytes, checksum: 2709e1209d7b9c68eb2eec145dcde590 (MD5) / Neste trabalho, são propostas duas metodologias para resolver o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão (PPEST). A primeira delas é uma apresentação de um algoritmo baseado em meta-heurística, Particle Swarm optimization (PSO), como ferramenta para resolver o PPEST estático. Nesta proposta são usados os modelos matemáticos de transporte e CC. Ambos os modelos foram implementados na linguagem de programação FORTRAN e o solver comercial MINOS foi usado para resolver os problemas de programação linear relacionados. A segunda proposta apresenta o PPEST considerando múltiplos cenários de geração usando o modelo linear disjuntivo. Este modelo foi implementado via AMPL e resolvido usando o solver comercial CPLEX. A fim de validar e qualificar a primeira metodologia proposta, cinco sistemas foram estudados, são eles: Garver, IEEE 24-barras, Sul Brasileiro, Colombiano e Norte-Nordeste Brasileiro. E para a segunda metodologia proposta, três sistemas foram estudados, são eles: Garver, IEEE 24-barras, Sul Brasileiro. Os resultados mostraram a eficiência e utilidade das duas metodologias propostas / In this work, two methodologies to solve the transmission network expansion planning (TNEP) problem have been proposed. The first one is a presentation of a meta-heuristic based algorithm, Particle Swarm Optimization (PSO), as a tool to solve static TNEP problems. In this proposition, the mathematical models of transportation model and the DC model have been used. Both the models have been implemented via the programming language of FORTRAN and the commercial solver of MINOS has been used to solve the related LP problems. The second proposal, presents the TNEP problem considering multiple generation scenarios using the disjunctive linear model. This model has been implemented via AMPL and solved by the commercial solver of CPLEX. In order to validate and qualify the first proposed methodology, five case studies have been carried out, these cases are: Garver, IEEE 24-bus, Southern Brazil, Colombian, and Brazilian North-Northeast systems. And for the second proposed methodology, 3 case studies have been used such as: Garver, IEEE 24-bus and Southern Brazil test systems. The results show the effectiveness and the usefulness of the proposed methodologies

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-17Bitstream added on 2014-11-10T11:57:57Z : No. of bitstreams: 1 000794407.pdf: 4698769 bytes, checksum: 53c9b02bcf68c5d45e286aa866d2b61d (MD5) / Neste trabalho, o algoritmo genético de Chu-Beasley especializado foi utilizado para resolver o problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica, que é modelado como um problema de programação não linear inteiro misto. Um objetivo do trabalho é definir um espaço de busca reduzido, para reduzir o tempo computacional do algoritmo genético de Chu-Beasley especializado para resolver um problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica. Para avaliar a factibilidade em relação às restrições de operação dos sistemas de energia elétrica foi implementado um algoritmo de fluxo de carga radial, para calcular o estado deste sistema e, a partir deste, as perdas de potência ativa e as correntes nos ramos. São apresentados testes realizados utilizando os sistemas de 14, 33, 84, 119 e 417 barras para avaliar a eficiência e robustez da metodologia proposta. Os resultados obtidos foram apresentados e comparados com os resultados encontrados na literatura / In this paper, Chu-Beasley’s specialized genetic algorithm will be used to solve the reconfiguration of distribuition system problem, which was modeled such as mixed integer nonlinear programming problem. In this work was defined a reduced search space to reduce the computational time of genetic algorithm of Chu-Beasley’ specialized to solve the reconfiguration of distribution systems problem. To evaluate the feasibility regarding constraints of the electrical power systems' operation, an algorithm for radial load flow was implemented to calculate these nodal tensions of these systems and, losses and currents of the system. Tests are presented using the systems of 14, 33, 84, 119 and 417 buses to avaluate the efficiency and robustness of the proposed method. The results were presented and compared to those found in the literature

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-04-26Bitstream added on 2014-11-10T11:57:56Z : No. of bitstreams: 1 000793224.pdf: 1886730 bytes, checksum: 7281d86dc8378949468610bdc6fa019c (MD5) / Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um modelo de programação linear inteira mista e outro de programação cônica de segunda ordem inteira mista para resolver o problema de alocação de bancos de capacitores fixos e/ou chaveados ao longo dos alimentadores primários de sistemas de distribuição de energia elétrica radiais, com o propósito de melhorar o perfil da magnitude de tensão e minimizar os custos de perdas de energia e de investimento. Nos modelos propostos, o cálculo do ponto de operação em regime permanente de sistemas de distribuição radiais é modelado matematicamente usando expressões lineares e cônicas de segunda ordem. O uso dos modelos garante a convergência para a solução ótima usando ferramentas de otimização clássica existentes. Os sistemas testes de 70, 136, 202 e 400 nós são utilizados para mostrar a exatidão dos modelos matemáticos, como também a eficiência das técnicas de solução propostas para resolver o problema de alocação de bancos de capacitores em sistemas de distribuição radiais. / This work shows the development of a mixed integer linear programming model and a mixed integer second-order conic programming model to solve the allocation problem of fixed or switched capacitors banks in radial electrical distribution systems, with the aims to improve the voltage magnitude profile and minimize the energy losses and investment costs. In the proposed models, the steady-state operation point of the radial distribution system is modeled through linear and second-order conic expressions. The use of a mixed-integer linear programming model and a second-order conic programming model guarantee convergence to optimality using existing optimization software. The test systems of 70, 136, 202 and 400 nodes are used in order to show the accuracy of the mathematical models, as well as the efficiency of the proposed solution technique to solve the allocation problem of fixed or switched capacitors banks in a radial distribution system.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-21Bitstream added on 2014-12-02T11:20:53Z : No. of bitstreams: 1 000800890.pdf: 1605194 bytes, checksum: 91f4db558e2733ce3aba89b74a888b05 (MD5) / Uma nova abordagem do controle integrado de tensão e reativos para a operação de redes de distribuição de média tensão é proposta neste trabalho, com vistas a explorar o problema de economia de energia e redução do pico de demanda através da redução da tensão da rede, procedimento chamado de “Conservation Voltage Reduction” (CVR). Amplas aplicações de CVR podem fornecer benefícios significativos em termos técnicos, econômicos e ambientais. Porém em alguns casos, devido às variações inesperadas, importantes desvios de tensão podem aparecer e causar níveis de tensão indesejáveis. Portanto, este trabalho visa mitigar o problema da aplicação de redução de tensão via otimização multiobjetivo, usando um algoritmo genético. A proposta apresentada é para a fase de operação, levando em conta a redução da injeção de potência ativa e o desvio na tensão, com uma estratégia baseada em uma previsão de carga com um dia de antecedência e considerando a atuação de transformadores com On Load Tap Changer (OLTC), reguladores de tensão automáticos, bancos de capacitores e a presença de geração distribuída (GD) na rede de distribuição. Assim, o resultado é um conjunto de soluções ótimas não dominadas (fronteira de Pareto) e o decisor (decision maker) pode escolher quando, como e onde aplicá-las para alcançar diferentes objetivos / A new approach for the integrated Volt-Var control (IVVC) for medium voltage distribution networks operation is proposed here, seeking to explore the problem of energy savings and peak demand relief through the voltage reduction procedure called Conservation Voltage Reduction (CVR). Wide applications of CVR can provide significant benefits on technical, economic and environmental terms. However, in some cases, due to unexpected variation, significant voltage deviations may appear and cause undesirable voltage levels. Therefore, this paper seeks to mitigate the problem of voltage reduction application via multiobjective optimization. The proposal presented here is for the operation phase, taking into account the active power intake reduction and the voltage deviation, with a strategy based on a day ahead load forecast and considering the presence of transformers with On Load Tap Changer (OLTC), automatic voltage regulators, capacitor banks and distributed generation,. Therefore the result is a set of non-dominated optimal solutions (Pareto front), and the decision maker may decide when, where and how to apply them to meet different goals

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-25Bitstream added on 2014-12-02T11:20:50Z : No. of bitstreams: 1 000800686.pdf: 3904332 bytes, checksum: a3f8ecaf0d754273e5066a9998daf0b7 (MD5) / Com vistas à mitigação das distorções harmônicas, sempre que possível, são adotadas medidas operacionais relacionadas à adequação das cargas geradoras de harmônicas, fazendo-se uso de tecnologias menos poluentes, multiplicação do número de pulsos em instalações conversoras de grande porte, alteração da topologia das redes elétricas, entre outras. Ocorre, que, em diversas vezes, tais medidas são inviáveis sob o ponto de vista econômico, ou mesmo insuficientes para garantir o funcionamento adequado do sistema e/ou atender os limites estabelecidos pelas normas e recomendações técnicas. Nesses casos, torna-se indispensável o uso de equipamentos especiais para atenuação de distorções harmônicas. O uso de filtros e dispositivos de compensação constituem as técnicas mais aplicadas para redução das componentes harmônicas. Essas técnicas podem ser separadas em dois grandes grupos, dependendo do modo operacional, ativo ou passivo, sendo ambos amplamente conhecidos e aplicados nos mais distintos setores da engenharia. Considerando a aplicação de estruturas compensadoras em sistemas elétricos a quatro fios com carregamentos monofásicos não lineares, apresenta-se nesta tese um novo arranjo de compensação harmônica que incorpora simultaneamente filtragem ativa e passiva, e que apresenta todas as funcionalidades no que tange à compensação harmônica de um filtro ativo de quatro braços. Nessa perspectiva, a filtragem harmônica das componentes de sequências positiva e negativa é realizada por um filtro ativo de três braços, enquanto que, a filtragem das harmônicas homopolares fica atribuída ao supressor eletromagnético de sequência zero. Considerando o mesmo nível de potência a ser processado, presume-se que os custos dos dispositivos eletromagnéticos sejam menores quando comparados aos dispositivos de estado sólido, notadamente as chaves eletrônicas e ... / With a view to mitigate harmonic distortion, whenever possible are adopted operational attitudes related to the suitability of harmonic generating loads, making use of cleaner technologies, multiplying the number of pulses in large converting installations, changes in electric grid topology, among others. Occurs that, in several times, such attitudes are not feasible under the economic point of view or even insufficient to ensure proper system operation and/or meet the limits set by standards and technical recommendations. In these cases, it becomes necessary to use special equipments to mitigate harmonic distortion. The use of filters and compensation devices constitute the techniques applied to reducing harmonic components. These techniques can be separated into two major groups, depending on the operating mode, active or passive, both widely known and applied in the most diverse sectors of engineering. Considering the expectation of compensating structures application in four-wire electrical systems with single-phase nonlinear loads, this thesis presents a new arrangement of harmonic compensation that incorporates both active and passive filtering, and that presents all the features regarding the harmonic compensation of a four-arm active filter. In this perspective, the harmonic filtering of positive and negative sequences components is performed by a three-arm active filter, while the filtering of zero sequence harmonics is attributed to the electromagnetic zero sequence suppressor. Considering the same power level to be processed, it is assumed that the costs of electromagnetic devices are smaller when compared to solid state devices, notably the electronic switches and sensors, which can be eliminated of the four-arm active filter when the responsibility to compensate homopolar harmonic is of the electromagnetic suppressor, which is a robust and reliable device. This thesis, therefore, ...

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-08Bitstream added on 2015-03-03T12:06:26Z : No. of bitstreams: 1 000801870.pdf: 1530841 bytes, checksum: e68e93edf9671b4b5e77a4c1d9617e7d (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre o panorama da utilização da energia solar no país, através da revisão de legislações, políticas públicas e desafios para a instalação e utilização de sistemas fotovoltaicos e termosolares em instalações residenciais. Destaca-se que o país possui uma capacidade considerável e ainda pouco explorada de geração elétrica e aquecimento de água através dos dois sistemas mencionados. Serão apresentados detalhes e informações gerais sobre o projeto dos sistemas solares mencionados, além de um estudo de caso sobre os custos de instalação e a economia financeira que estes sistemas trariam aos consumidores residenciais que fizessem o uso dos mesmos. Através da estimativa de tempo de retorno do investimento realizado, verificou-se que a instalação de sistemas fotovoltaicos já pode ser considerada viável no Brasil. No entanto, ainda que sua utilização massiva trouxesse inúmeros benefícios, tanto ambientais quanto para a matriz elétrica do país, acredita-se que uma grande parcela da população não tem o poder aquisitivo necessário para investimento nesse tipo de sistema de geração de energia elétrica. Com relação aos sistemas termosolares, estes se apresentam mais vantajosos, pois possuem um menor custo de instalação, levando a um menor tempo de retorno de investimento (cerca de cioco anos) e trazendo ao consumidor uma significativa redução na conta de energia, especialmente em regiões do país com inverno mais rigoroso / This paper presents an overview about the use of solar energy in Brazil, through the review of laws, policies and challenges, for the installation and use of photovoltaic and solar thermal systems for residencial plants. It is noteworthy that the country has considerable capacity and still underused electric generation and heating of water through the two mentioned systems. Details and general information about the design of solar systems will be presented, including a case study on the financial savings that these systems would bring to consumers making use of them. Through estimate payback time, it was found that the installation of photovoltaic systems can already be considered viable in Brazil. However, even if massive use bring numerous benefits for both environmental and energy matrix in the country, we believe that a large portion of the population does not have the required financial capabiblity for investing in this type of power generation system. Regarding to solar thermal systems, these are quite advantageous because they have a lower installation cost, shorter payback time (about five years) and result in direct monetary reduction in the energy bill, especially in some places with severe winter

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Paulo Morelato França / Banca: Ariovaldo Verandio Garcia / Resumo: Neste trabalho apresentam-se os conceitos teóricos, modelos matemáticos, técnicas de solução e resultados de pesquisas desenvolvidas envolvendo o planejamento de redes de distribuição de energia elétrica de MT e planejamento e projeto de circuitos secundários de BT. O problema de planejamento de redes de MT e planejamento e projetos de circuitos de BT, é abordado através de uma modelagem completa e as propostas de solução são através de "meta heurísticas" mono e multi-objetivos. As restrições consideradas nestes modelos referem-se à radialidade dos sistemas planejados, suprimento da demanda nas barras de consumo em cada estágio do programa de planejamento, limites máximos de queda de tensão permitidos nos alimentadores restrições físicas de operação de equipamentos, condutores e restrições de natureza financeira. O modelo de planejamento de redes de MT é abordado como um problema de programação não linear inteiro misto (PNLIM) multi-objetivo. Os objetivos referem-se aos custos de investimentos e de confiabilidade da rede. Para solução do problema utiliza-se um algoritmo Tabu Search (TS) reativo em que os múltiplos objetivos são considerados através dos conceitos de fronteira ótima de Pareto. Para avaliar as propostas de soluções é utilizado como ferramenta auxiliar um algoritmo de fluxo de potência monofásico. No modelo que trata do problema de planejamento e projetos de circuitos secundários, são considerados tanto ações de planejamentos como de projetos. Para tal é proposta uma metodologia em três etapas seqüenciais: a primeira refere-se ao balanceamento de cargas nas fases abc do circuito, a segunda à localização (Geralmente no centro de cargas), capacidade e quantidade de transformadores abaixadores na rede e a terceira define as rotas e o tipo de cabo dos alimentadores secundários. O modelo é formulado como um problema... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents the theory, the mathematical model, the solution techniques and the results of the developed research dealing with MV (medium voltage) electrical energy distribution network planning and the secondary circuit project of LV (low voltage). The problem of planning MV networks and planning and project LV circuits is approached by a complete modeling and the solution proposals are effectuated by mono and multi objective meta heuristics. The restrictions considered in these models are referred to the radial form of the planned systems, demand supplying on the busses in each stage of the planning program, maximum limits of voltage drops allowed on the feeders, physical restrictions of operation on the equipments and financial restrictions. The planning model of MV network is approached as a multi objective nonlinear integer mist programming problem (NLIMPP). The objectives are referred to the investment costs, and reliability costs. To solve the problem a reactive Tabu Search (TS) algorithm is used where the multiple objectives are considered by the optimal frontier Pareto concept. To evaluate the solution proposals a monophasic power flow algorithm is used as an auxiliary tool. The secondary circuit planning and project models consider as much as planning and project actions. For this a three stage methodology is proposed: the first is referred to load balancing on abc phases of the circuit; the second to the location (generally on the load center) capacity and quantity of lower transformers on the network, and the third defines the directions and the type of the secondary feeders. The model is formulated as a nonlinear integer mist programming problem (NLIMPP), and for the solution is proposed a TS algorithm. To evaluate the solution proposals a three phase power flow with four conductors (three phases and one neutral) is used as an auxiliary algorithm. The integrated... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Co-orientador: Marcos Amorielle Furini / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: André Luiz Silva Pereira / Resumo: O advento da energia elétrica e seu uso, ainda no final do século XIX, foram sem dúvida os grandes responsáveis pelo avanço tecnológico conquistado desde então. A oferta de energia para a população permitiu agregar maior conforto às pessoas e maior eficiência aos processos produtivos. Nos primórdios, os sistemas de energia eram compostos por unidades geradoras conectadas próximas aos consumidores. Essa proximidade era consequência direta do uso de transmissão em corrente contínua, o que naquela época inviabilizava a transmissão de energia elétrica através de longas distâncias. Com a invenção e utilização de máquinas de corrente alternada e transformadores, as características dos sistemas de energia passaram a ser de unidades geradoras cada vez mais distantes dos centros de consumo, sendo conectadas por longas linhas de transmissão de alta tensão. Pela metade do século XX, vislumbrou-se que a interligação de unidades geradoras, antes operando de maneira isolada, permitiria um melhor aproveitamento do potencial elétrico dos sistemas. Da mesma forma, a interligação dos consumidores permitiria maior confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. Tais vantagens motivaram a interligação do sistema elétrico de potência. O que os visionários não poderiam imaginar era que a interconexão dos sistemas também traria novos problemas atrelados às oscilações de baixa frequência dos sistemas elétricos. Tais oscilações, em especial as relacionadas com os modos interárea, foram responsáveis por grandes blecautes ocorridos nos anos 1950 nos Estados Unidos e Canadá. Tornava-se evidente a necessidade de estudar e analisar tais oscilações, tal como o comportamento do sistema elétrico interligado como um todo quando submetido às contingências de grande e pequeno porte. Com as interligações os sistemas elétricos de potência se tornaram um dos mais complexos sistemas já desenvolvidos pelo homem. Tal ... / Abstract: The arising of electrical energy and its use in the end of 19th century are, for sure, one of the major responsible for the technology improvements conquered since then. The available of electrical energy for population also improved people's welfare and the production process efficiency. In the early days, electrical systems were composed by generator units connected close to consumers. This proximity was a straight consequence of DC (direct current) transmission, which one did not allow the transmission of power over large distances due to physical and economic constraints. With the development and use of AC (alternate current) machines and transformers, the electrical systems became composed of generator units far even more from consumer's centers, being connected to them by high voltage transmission lines. By the 1950's, it was noted that the interconnection of generators units, which was operating isolated from each other, would allow a better use of electric power system. From the same way, the interconnection of consumers allow more reliability in the electrical energy supply. Those advantages led to the interconnection of Electric Power Systems. What the visionaries could not imagine was that the interconnection would also bring to surface some new problems linked to the system's low frequency oscillations. Those oscillations, in special those related to the interarea mode, were responsible for big blackouts occurred in the 1950's in the USA and Canada. It was evident the necessity of study and analysis of those oscillations, also as the interconnected Power System behavior when under big and small contingencies. With the system's interconnection, Power Systems became one of the most complex systems already built by the man. Such complexity is extended for its analysis and study. Due to this, it was necessary create models to simplify the analysis without a loss in the results reliability. As regards to the study of small ... / Mestre

Resumo