Orientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Fernando Cezar Vieira Malange / Resumo: Nesta pesquisa, apresenta-se uma nova abordagem para o diagnóstico de distúrbios de tensão em sistemas de distribuição de energia elétrica, usando como ferramenta um algoritmo Imuno-Neural. Trata-se, basicamente, de realizar a junção de um algoritmo imunológico de seleção negativa com uma rede neural artificial ARTMAP-Fuzzy. Partindo-se das medições realizadas em uma subestação de distribuição por um sistema de aquisição de dados SCADA, um módulo imunológico é empregado para realizar a detecção, identificando anormalidades por meio de um janelamento das curvas oscilográficas, separando, desta forma, o sinal em parcelas menores para a análise. Assim, no módulo neural, a classificação das anormalidades é realizada. A principal aplicação desta nova ferramenta é auxiliar na tomada de decisões e facilitar a operação do sistema durante a ocorrência de perturbações de tensão. Visando ilustrar a eficiência do método proposto, foram realizadas simulações de sistemas de distribuição de energia elétrica contendo 33, 84 e 134 barras, respectivamente, usando-se o aplicativo EMTP. Os resultados obtidos com esta nova abordagem evidenciam uma melhoria em termos de eficiência e de precisão, quando comparados à literatura / Abstract: In this research we present a new approach to the diagnosis of voltage disturbances in power distribution systems, using as one tool Immune Neural algorithm. This proposal is basically to hold the junction of an immune negative selection algorithm with an artificial neural network ARTMAP-Fuzzy. Thus, starting from measurements made in a distribution substation for SCADA system for acquiring data, an immunological module performs the detection process, identifying abnormalities through a windowing performed by the oscillographic curves, thereby separating the signal into smaller portions for analysis module and so on neural classification of abnormality is performed. The main application of this new tool is to assist in decision making and facilitate the operation of the system for failures. To evaluate the efficiency of the proposed method simulations of electric power distribution systems were performed in three systems EMTP software distribution containing 33, 84 and 134 bar, respectively. The results obtained with this new approach demonstrate accuracy and efficiency when compared to literature / Mestre

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Co-orientador: Marina Lavorato de Oliveira / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: John Fredy Franco Baquero / Banca: Roberto Cayetano Lotero / Banca: Carlos Roberto Mendonça da Rocha / Resumo: No presente trabalho foi proposto o desenvolvimento de uma técnica de solução para resolver o problema de planejamento de expansão do sistema de distribuição de energia elétrica (PSDEE) modelado como um problema de programação não linear inteiro misto (PNLIM) mono-objetivo e multiestágio (dinâmico), com o objetivo de encontrar um plano de expansão do sistema de distribuição de energia elétrica com custos de investimentos e de operação mínimos sujeitos a restrições físicas e operacionais e restrições que estabelecem os limites dos indicadores de continuidade DIC, FIC, DEC e FEC. A função objetivo do modelo é igual ao valor presente líquido dos custos com construção e/ou recondutoramento de circuitos, com construção e/ou ampliação de subestações, com perdas resistivas anuais e com operação das subestações. Para atingir o objetivo proposto foi desenvolvido um algoritmo genético especializado, adaptado da proposta de Chu-Beasley em conjunto com técnicas heurísticas especializadas para resolver o problema de PSDEE. Para avaliar a viabilidade e flexibilidade da proposta foram testados sistemas da literatura, que foram organizadas em três etapas com objetivos distintos: na primeira foi realizado o planejamento estático considerando somente as restrições operacionais do sistema (sistemas de 23 e 136 barras); na segunda o planejamento multiestágio dinâmico considerando as mesmas restrições da etapa anterior (sistemas de 54 e 417 barras) e a terceira o planejamento multiestágio dinâmico considerando tanto as restrições operacionais como as relacionadas com a confiabilidade do sistema (sistema de 27 barras). Pelos resultados obtidos o algoritmo mostrou-se eficiente e versátil, pois dos sistemas que foram possíveis estabelecer uma comparação, o algoritmo conseguiu encontrar resultado melhor (para o sistema de 54 barras), igual (para os sistemas de 23 e 136 ... / Abstract: In this paper, it was proposed the development of a solution technique to solve the expansion planning problem of electricity distribution system (PEDS) modeled as a problem of mixed integer nonlinear programming (MINP) mono-objective and multi-stage (dynamic), with the goal to find an expansion plan from electricity distribution system with minimum investment costs and operation subject to physical and operational constraints and restrictions that establish the limits of continuity indicators DIC, FIC, DEC and FEC . The model objective function is equal to the costs present value net with construction and/ or reconductoring of circuits with construction and/or substations expansion with annual resistive losses and with substations operation. In order to achieve the objective proposed a specialized genetic algorithm adapted by Chu-Beasley was developed in conjunction with specialized heuristics techniques to solve the problem of PEDS. To assess the feasibility and flexibility of proposed literature, systems which they were tested organized in three stages with different goals: the first it was performed the static planning considering only the system operating constraints (systems 23 and 136 bus); the second it was performed the dynamic multistage planning considering the same restrictions from the previous stage (systems 54 and 417 bus) and the third it was performed the dynamic multistage planning considering as much operating restrictions as related to reliability of system (system 27 bus). According to the results, the algorithm was efficient and versatile because of the systems that were possible to reach a comparison, the algorithm was able to find best result (for system 54 bus) equal (for systems 23 and 136 bus) and next to system of 417 bus / Doutor

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Co-orientador: Edgar Manuel Carreño Franco / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Alexandre Rasi Aoki / Banca: Claudia Maria de Almeida / Resumo: Neste trabalho, apresenta-se um método de simulação por quadrículas para os estudos de previsão espacial da densidade de carga nos sistemas de distribuição de energia elétrica da zona urbana, o qual pode ser considerado como uma ferramenta de auxílio para os planejadores das empresas de distribuição durante o processo de planejamento da expansão dos sistemas de distribuição no médio e longo prazo. No método proposto, são utilizados conceitos da geometria fractal para melhorar a caracterização da distribuição espacial do consumo de energia elétrica na zona urbana da cidade. Além disso, considera-se a disponibilidade atual de dados nas empresas de distribuição como: o conjunto de dados georreferenciados dos elementos da rede e mapas da zona de concessão urbana. Uma das contribuições deste trabalho é apresentar um modelo que realiza a simulação de forma conjunta do crescimento de carga por causa da: expansão da cidade, livre vontade dos habitantes para povoar em regiões disponíveis e influência das infraestruturas urbanas para atrair ou repelir novos usuários. Assim, este modelo pode ajudar na criação de cenários prospectivos no planejamento da expansão da rede elétrica, considerando o crescimento dinâmico da zona urbana na cidade. O método proposto foi testado em um sistema de distribuição real de uma cidade de médio porte. O resultado do método é um mapa com a distribuição espacial da densidade de carga simulada na zona de estudo, que mostra as subáreas com maior crescimento na sua densidade de carga. Desta forma, esse mapa permite a verificação da capacidade dos equipamentos do sistema de distribuição, a fim de suprir tal crescimento de carga. O modelo proposto é avaliado utilizando uma análise espacial do erro cometido na alocação de cargas no processo de simulação da densidade de carga existente, a qual mostra uma eficácia para caracterizar ... / Abstract: This thesis presents a grid-based simulation method for spatial load forecasting studies in the electric distribution systems in the urban area. This approach can be considered as a useful tool to aid planning engineers in the process of distribution systems expansion planning in the mid- and long-term. The fractal geometry concepts are used to improve the characterization of the spatial pattern of the load density in the urban area considering the available data on the electrical distribution utilities, using a data georeferenced of network elements and maps of the urban area. One of the contributions of this work is a tool to jointly simulate: the expansion of the city, the free decision of inhabitants to populate regions, and the influence of urban infrastructure to attract or repel new users. Thus, this model can help creating future scenarios in the process of distribution systems expansion planning considering the dynamic growth of the urban area. The proposed method was tested in a real distribution system of a medium-sized city. The result is a map of the spatial distribution of the load density simulated in the study area, which shows the subareas with high growth in their load density. This map allows the verification of the distribution system capacity in order to meet the load growth. The proposed model is evaluated using a spatial analysis of the loads allocation error in the simulation of the actual load density; it shows an efficacy to characterize the spatial pattern of consumption of electricity with a simulation global error inferior to 3% of the total load installed in the city / Doutor

Orientador: Laurence Duarte Colvara / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Percival Bueno de Araujo / Banca: Igor Kopcak / Banca: Carlos Roberto Mendonça da Rocha / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre análise e controle coordenado de múltiplos dispositivos FACTS com vistas à melhoria da estabilidade transitória de Sistemas de Energia Elétrica, considerando especificamente os efeitos dos dispositivos em derivação (SVC) e em série (TCSC). As análises são feitas por métodos baseados na função energia do sistema mais especificamente na energia potencial avaliada no espaço das posições angulares dos rotores das máquinas em torno de um ponto de equilíbrio estável. A influência e a alocação dos dispositivos FACTS são avaliadas por um índice de efeito de atuação sobre a capacidade de sincronização entre os pares de máquinas, denominado fator de efeito. O controle coordenado dos múltiplos dispositivos FACTS se dá mediante sua compensação dinâmica por meio de cada uma das três leis de controle que objetivam elevar a superfície gerada pela função energia potencial do sistema que circunda o ponto de equilíbrio estável durante a primeira oscilação, denominada de vale energético, e direcionar sua trajetória para um caminho mais íngreme, idealmente na mesma orientação do gradiente da energia potencial na direção de um ponto de máximo local dificultando sua ultrapassagem pela cordilheira energética e, consequentemente, proporcionando ao sistema, melhoria das condições de estabilidade transitória observada pela elevação do tempo crítico de eliminação de uma falta. As simulações feitas nos três sistemas testes (Sistema Kundur, Sistema IEEE 14 Barras e Sistema New England) foram usadas para avaliar o controle proposto. Conclui-se que cada uma das leis de controle proposta contribui, de forma similar, na melhoria da estabilidade transitória de Sistemas de Energia Elétrica / Abstract: This thesis presents a study about coordinated analysis and control over multiple FACTS devices with the objective of improving the transient stability of Electric Power Systems, considering specifically, the effects of the devices in derivation (SVC) and in series (TCSC). The analysis are made by methods based on the system energy function, more specifically on the potential energy evaluated in the angular positions' space from the rotors of machines around a stable balance position. The influence and location of FACTS devices are evaluated by a performance effect index over the synchronization capacity between pairs of machines, called effect factor. The coordinated control over multiple FACTS devices is possible through it's dynamic compensation by means of each one of the three laws of control whose objective is to elevate the surface generated by the system potential energy function of the system which surrounds the stable balance point during the first oscillation, named energy valley. The system trajectory is conduced to a steeper way, ideally on the same orientation as the gradient of the potential energy towards a single point of a function local max so hardening it's passage through the energy barrier. The improvements on the transient stability's conditions observed by elevation of the critical time of a fault elimination. The simulations done on the three test systems (Kundur System, IEEE 14 Bars System and New England) System were used to evaluate the proposed control. It follows that each of the proposed control laws contributes similarly, improving transient stability of Electric Electric Systems / Doutor

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Rogério Andrade Flauzino / Banca: Carlos Alberto Castro Junior / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de gerenciamento de energia avançado para operar a smart grid, que é constituída pela interseção do sistema elétrico com as tecnologias de comunicação e informação. Atualmente existem diversos estudos relacionados à smart grid e isso pode gerar dúvidas sobre o conceito de projeto da smart grid. Para evitar eventuais dúvidas, na primeira parte deste trabalho, é apresentada uma introdução contendo as novas tecnologias usadas na smart grid bem como uma descrição da padronização desse novo conceito de projeto. A partir do padrão de projeto, foi possível destacar e desenvolver cada componente do sistema de gerenciamento de energia avançado. Os componentes lógicos, que exigem recursos da tecnologia de informação, foram elaborados e implantados em um sistema computacional, já os equipamentos físicos de comunicação e do sistema elétrico foram meticulosamente emulados. A simulação dos equipamentos elétricos foi fundamentada no algoritmo de fluxo de potência probabilístico que permitiu tanto a flutuação de carga quanto a atuação do mercado de energia. As condições de falta também foram consideradas no simulador de equipamentos elétricos fornecendo dados de medições elétricas para outros componentes do sistema de gerenciamento de energia. Um desses componentes é o algoritmo de estimação de estados que produz o estado da rede de distribuição usando os dados de medição. Estes estados produzidos pelo estimador de estados são entradas das funções avançadas do sistema de gerenciamento de energia como as ferramentas de coloração dinâmica e localização de perdas não técnicas. Todas as metodologias propostas neste trabalho foram avaliadas e os resultados numéricos demonstram sua eficiência / Abstract: This work aims the development of an advanced energy management system to operate the smart grid that comprises the intersection of electrical power system with communication and information technologies. There are, currently, many studies related to the smart grid, which can produce doubts about the smart grid design concept. These doubts are clarified in the first part of this work where novel technologies of smart grid are presented besides the description of the standardization of smart grid design concepts. The use of the smart grid design standard allows identifying and developing all components of the advanced energy management system. The logical components, which require resources of information technology, were developed and implemented in a computational environment, while the physical devices of communication and power systems were meticulously emulated. The electrical devices emulation is based on the probabilistic power flow algorithm that permits both the load fluctuation and the energy market influence. The electrical devices simulator also supports contingency conditions as well as provides electric measurement data to other components of the energy management system. One of these components is the state estimation algorithm that produces the distribution network state using the measurement data. Network states produced by the state estimator are employed in advanced functions of the energy management system like the dynamic coloring, location of non-technical losses and self-healing applications. All proposed methodologies, in this work, were assessed and numerical results demonstrated their efficiencies / Doutor

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Luis Carlos Origa de Oliveira / Banca: Júlio Borges de Souza / Banca: Fernando Pinhabel Marafão / Banca: Luiz Carlos de Freitas / Resumo: Nas últimas três décadas o crescimento da utilização de equipamentos considerados cargas não lineares em processos industriais, no comércio e em residências, têm alterado significativamente as condições de carregamento das redes de distribuição de energia elétrica. No Brasil, estes fenômenos acentuaram-se nesta última década, e têm provocado distorções significativas nas formas de onda das correntes e tensões ao longo dos alimentadores. Por outro lado, as distribuidoras estão deparando-se com clientes, acessantes, cada vez mais exigentes e encontrando diversos desafios no que diz respeito ao fornecimento de tensão com qualidade e dentro de padrões internacionalmente normatizados. Neste contexto, devido à necessidade de se alcançar um atendimento não apenas satisfatório, mas também alcançar um atendimento de qualidade, torna-se de fundamental importância a modelação da carga a ser alimentada e ferramentas computacionais adequadas para simular o fluxo harmônico produzido por ela, em conjunto com todos os demais carregamentos de importância da rede, assim como, seus elementos de regulação e compensação harmônica/reativa. Considerando que as ferramentas computacionais tradicionais de análise de fluxo de potência fornecem resultados que, quando comparados com os resultados medidos em campo apresentam cada vez mais diferenças significativas, que implicam em grandes dificuldades para o ajuste da operação dos sistemas, neste trabalho é proposto o desenvolvimento de uma ferramenta computacional que possa modelar o carregamento não linear das redes, analisar seu fluxo harmônico e consequentes interações com os dispositivos de rede. Os modelos de cargas não lineares são obtidos através de medições diretas nos diversos Pontos de Acoplamento Comum (PAC) de interesse, através de seus modelos de Norton, sendo que todos os principais dispositivos do sistema são representados e modelados (subestação,... / Abstract: In the last three decades the growth of the usage of equipments considered no linear loads in industrial processes, trade and residences has been significantly altered the conditions of charging/loading the electrical networks. In Brazil, these phenomena have been highlighted in the last decade, mainly in the south and southeast electrical networks, and this fact has been provoking significantly distortions in the waveforms and voltage along the electrical distribution feeders. On the other hand, the distribution companies have been facing costumers, users of their networks, even more demanding; therefore, those companies have been finding several challenges regarding the quality of voltage supply within the international standards. Having this context, and due to the necessity to reach satisfactory costumers' help, it is fundamentally important the load modelling to be fed and the suitable computational tools to simulate the harmonic flow produced by it, in accordance with all the important network charging, as their regulation elements and harmonic/reactive compensation. Considering the traditional computational tools of power flow analysis show results that once compared with the results measured in field show even more significant differences, those results imply in greater difficulties to the systems' operation adjustments. This paper proposes the development of a computational tool which may model the non linear supply networks, to analyse the harmonic flow and the consequent interactions with the network devices. The model of non linear loads are got through the direct mediations in the several Pontos de Acoplamento de Cargas (Point of Load Coupling) (PLC), through their Norton models, of which all the main distribution system devices are represented and modelled (substations, lines, switches, transformers, step voltage regulators, capacitors banks, and resonant filters), taking into consideration the real represented global ... / Doutor

Orientador: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Antonio Marcos Cossi / Banca: Benemar Alencar de Souza / Banca: Walmir de Freitas Filho / Resumo: Neste trabalho é proposto um modelo matemático para determinar o impacto da penetração de fontes de geração distribuída nos estudos de planejamento da expansão e de operação de sistemas elétricos de distribuição. A geração distribuída é usada para expandir a capacidade de fornecimento de energia da rede, melhorar a sua eficiência e ainda melhorar os índices de continuidade no fornecimento de energia elétrica aos usuários. O modelo proposto busca minimizar os custos na operação da rede, mantendo a regulação da tensão e obedecendo as restrições de capacidade de fluxo de corrente nos alimentadores e transformadores das subestações, e, por outro lado, maximizar os índices de confiabilidade do sistema. Os índices de confiabilidade da rede estão relacionados com o cálculo do custo da energia não fornecida devido à resposta do sistema de proteção na eliminação de faltas temporárias, assim como do isolamento de faltas permanentes. Neste cálculo é levado em consideração o tipo de cliente que é afetado pela operação normal do sistema de proteção, assim como o funcionamento próprio de cada dispositivo de proteção, sendo, no caso, considerada a instalação de elos-fusíveis, religadores e relés de sobrecorrente. Adicionalmente, considera-se a possibilidade da operação ilhada das fontes de geração distribuída a partir da instalação adequada de relés de sobrecorrente com característica direcional e capacidade de religamento sincronizado. Isto, com vistas à criação de um sistema restaurativo que minimize o custo da energia não fornecida aos usuários conectados à zona ilhada. Para mostrar as vantagens do modelo matemático e da técnica de solução propostos são apresentados e discutidos os resultados obtidos de simulações em um alimentador real de 135 barras / Abstract: This work proposes a mathematical model to analyze the impact of installing distributed generation sources in expansion planning studies and electrical operation of distribution systems. The main focus is to determine the trade-off between the reliability and operational costs of distribution networks when the operation of isolated areas is allowed. The model searches to minimize the network costs by mean of optimal settings of the active power delivered from the power sources connected to the grid. Meanwhile the voltage regulation and the overload condition at the substation transformer and the grid lines are guaranteed. Simultaneously, the type and location of the protective devices initially installed on the protection system are reconfigured in order to minimize the interruption cost, as well as the expenditure for adjusting the protection system to the conditions imposed by the operation of dispersed units. In addition, in order to increase the system reliability, the model attempts to minimize the cost of the energy not supplied to customers due to normal tripping of the protection system in the elimination of temporary faults, as well as the isolation of permanent faults. This calculation takes into account the type of customer being affected by such normal tripping. The isolated operation of dispersed generation is allowed by installing directional overcurrent relays with synchronized reclose capability. The results for a 135-bus real-life power system are presented in order to evidence the advantage of the proposed model / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Sandra Cristina Marchiori de Brito / Resumo: Neste trabalho, apresenta-se uma nova abordagem para a detecção e classificação de distúrbios de tensão em sistemas de distribuição de energia elétrica, utilizando como ferramenta um algoritmo híbrido Neural-Imuno. Trata-se, basicamente, da junção de uma rede neural artificial ARTMAP-Fuzzy com o algoritmo imunológico de seleção negativa, gerando o método híbrido. Desta forma, partindo-se das medições realizadas em um alimentador de distribuição de energia elétrica por um sistema de aquisição de dados SCADA, um módulo neural realiza o processo detecção, identificando anormalidades (falhas), e um módulo imunológico realiza a classificação das anormalidades detectadas. A principal aplicação desta nova abordagem é auxiliar a tomada de decisões, de modo a automatizar o processo de operação do sistema durante a ocorrência de falhas. Para avaliar a eficiência do método proposto foram realizadas simulações de distúrbios de tensão em quatro sistemas de distribuição de energia elétrica no software ATP/EMTP, sendo os sistemas testes de 5, 33 e 84 barras e o sistema real de 134 barras. Os resultados obtidos demonstram eficiência e precisão quando comparados à literatura / Abstract: In this work, is presented a new approach for the detection and classification of voltage disturbances in distribution electrical systems using a hybrid algorithm as a tool Neural- Immune. This is, the junction of an artificial neural network ARTMAP-Fuzzy with the negative selection immune algorithm, creating the hybrid method. Thus, starting from measurements made on a power distribution feeder for SCADA data acquisition system, a Neural module performs the detection process, identifying abnormalities (disturbances), and an Immune module performs classification of detected abnormalities. The main application of this new approach is to assist decision making in order to automate the system operation process during the occurrence of failures. To evaluate the efficiency of the proposed method, were performed simulations of voltage disturbances in distribution electric systems in the ATP/EMTP software, using the test systems of 5, 33 and 84 bars and the real system of 134 bars. The results demonstrate efficiency and accuracy when compared to literature / Mestre

Orientador: Marcos Julio Rider Flores / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Ahda Pionkoski Grilo Pavani / Banca: José Carlos de Melo Vieira Junior / Resumo: Neste trabalho tem-se por objetivo apresentar um modelo para determinar a localização e o preço de contrato ótimo da geração distribuída (GD) despachável em sistemas de distribuição radiais de energia. A abordagem proposta considera a interação de dois agentes: a conces- sionária de distribuição e o proprietário da GD. O modelo é desenvolvido sob uma estrutura de mercado em que a concessionária de distribuição é livre para comprar energia a partir do mercado atacadista de energia ou das unidades de GD dentro de sua rede. Os dois agentes, a concessionária de distribuição e o proprietário da GD, visam diferentes funções objetivos. Por um lado, a concessionária de distribuição tem o interesse de minimizar os pagamentos realiza- dos ao atender a demanda esperada, e por outro lado, o proprietário da GD busca maximizar os lucros obtidos a partir da energia vendida para a concessionária de distribuição. Este re- lacionamento entre os dois agentes é modelado em um esquema de programação binível. A otimização do nível superior determina a localização e os preços de contratos das unidades da GD, enquanto o modelo de otimização do nível inferior é a reação da concessionária de distri- buição, que pode optar entre comprar mais ou menos energia para minimizar seus pagamentos. Uma formulação multiestágio também é apresentada, levando em conta um horizonte de plane- jamento de longo prazo. O problema de programação binível é transformado em um problema de otimização linear inteiro misto de um único nível equivalente, usando as propriedades da du- alidade e técnicas de linearizações. O problema é modelado usando a linguagem de modelagem AMPL e resolvida através do solver comercial CPLEX. Foram realizadas simulações com dois sistemas testes, IEEE de 34 e 85 barras. Os resultados obtidos mostram a qualidade e a validade do modelo proposto / Abstract: This work aims to present a model to determine the location and the optimal contract price of dispatchable distributed generation (DG) in radial distribution power systems. The proposed approach considers the interaction of two agents: the energy distribution utility and the DG owner. The model is developed under a market structure in which the distribution utility is free to buy electricity from the wholesale energy market or the DG units within their network. The two agents, the distribution utility and the owner of DG, target different objective functions. On one hand, the distribution utility pursuits to minimize payments made in order to meet the expected demand, and secondly, the DG owner seeks to maximize the profits from the energy sold to the distribution utility. This relationship between the two agents is modeled on a bi- level programming scheme. The optimization of the upper level determines the location and contract prices for the DG units, while the optimization model of the lower level is the utility reaction, which can choose to buy more or less energy to minimize its payments. A multistage formulation is also presented, taking into account a horizon of long-term planning. The bilevel programming problem is transformed into a mixed integer linear optimization problem of a sin- gle equivalent level, using the properties of duality and linearization techniques. The problem is modeled using the modeling language AMPL and solved using the commercial solver CPLEX. Simulations on two test systems, IEEE 34 bus and IEEE 85 bus, were performed. The results show the quality and validity of the proposed model / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Fabio Roberto Chavette / Banca: Edmarcio Antonio Belati / Banca: Juan Guillermo Lazo Lazo / Resumo: Previsão de cargas é uma atividade indispensável para o funcionamento dos sistemas de energia elétrica e contribuem para o planejamento e a operação, visando garantir o fornecimento de energia aos consumidores de forma segura, confiável e econômica. A previsão a curto prazo ajuda a estimar o fluxo de carga, tomar decisões de prevenção de sobrecargas, entre outras ações que são rotineiramente executadas. Para realizar a previsão é necessário identificar os padrões do comportamento de consumo e da sua relação com as variáveis externas do ambiente no sistema. A maioria dos estudos de previsões de cargas é realizada utilizando métodos estatísticos, onde é necessário modelar a carga matematicamente. Apesar de fornecerem bons resultados utilizam métodos complexos é de difícil modelagem. As técnicas de inteligência artificial proporcionam uma nova ferramenta, capazes de modelar uma grande quantidade de dados de cargas e construir a relação entre as variáveis do sistema de forma automática. Dentre essas técnicas inteligentes destacam-se as redes neurais e a lógica fuzzy que são utilizadas para previsão de cargas. Nesta pesquisa, apresenta-se um método de previsão multinodal (em vários pontos de interesse da rede elétrica) de carga elétrica, de curto prazo, utilizando uma rede neural artificial baseada na arquitetura ART (Adaptive Resonance Theory), denominada de rede neural ART-ARTMAP Fuzzy. As redes neurais ART apresentam características fundamentais, a estabilidade e a plasticidade, para treinar e prever de forma rápida e confiável. O método proposto foi implementado na plataforma MATLAB, onde foi possível realizar a previsão de cargas, por exemplo, de um sistema composto por nove subestações. Como forma de avaliar os resultados obtidos pela previsão, foi calculada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Load forecasting is an essential activity for the operation of electric power systems and contribute to the planning and operation in order to ensure the supply of electricity to consumers in a secure, reliable and economical way. The short-term forecasting aids estimating the load flow, makes decisions to prevent overloads, among other actions that are routinely performed. It is necessary to identify the consumer behavior patterns and the relationship with the external environment variables of the system to perform the forecasting. The estimated load is determined via the following predictors. Many studies of load forecasting use statistical methods, where it is necessary to mathematically model the load. While providing good results in using complex methods it is difficult to model. The artificial intelligence techniques provided a new tool capable of modeling a large amount of data loads and build the relationship between the variables of the system. Among these intelligent techniques there are the neural networks and fuzzy logic which are used to load forecasting. This research presents a method for short-term multinodal electrical load forecasting (at various points of main interest), using an artificial neural network architecture based on ART (Adaptive Resonance Theory) neural network called ART-ARTMAP Fuzzy. ART neural networks have fundamental characteristics, stability and plasticity, to train and provide fast and reliable results. The method was implemented in Matlab platform where it was possible to perform the prediction, for example, for a system composed of nine substations. In order to evaluate the results obtained by the predictions the maximum percentage error of the forecast and the average percentage error were calculated. Historical load data yielded by the Electricity Commission of New Zealand are used to execute the training and... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor