Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-30T19:06:38Z No. of bitstreams: 1 CAMILLA FALCONI CRISPIM - DISSERTAÇÃO PPGCC 2013..pdf: 21498692 bytes, checksum: 0ddcf6e67e912aaa0d984982e73f8e76 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T19:06:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAMILLA FALCONI CRISPIM - DISSERTAÇÃO PPGCC 2013..pdf: 21498692 bytes, checksum: 0ddcf6e67e912aaa0d984982e73f8e76 (MD5) Previous issue date: 2013-03-15 / Manobras são executadas na rede elétrica para que não haja interrupção no fornecimento de energia, causada por eventos aleatórios, como falha ou sobrecarga de equipamentos; ou para a realização de manutenção preventiva nestes equipamentos. A geração de manobras é normalmente manual e a sua elaboração pode demorar de uma hora e a um dia, dependendo da sua complexidade e do número de equipamentos envolvidos. O pouco tempo para a geração das manobras, principalmente em situações de contingência, aumenta a probabilidade de ocorrência de erros nas manobras elaboradas. Os fatores relacionados à demora na geração, às falhas na análise dos efeitos da manobra na rede elétrica e à alta susceptibilidade de erros, podem afetar negativamente o sistema elétrico e a companhia elétrica, diminuindo a segurança no sistema e aumentando as perdas monetárias associadas principalmente à indisponibilidade de equipamentos e à interrupção do fornecimento de energia. Este trabalho propõe uma nova abordagem para a geração automática de manobras para sistemas eletroenergéticos. Esta abordagem tem as principais características de uma solução ideal para o problema: (i) se baseia na topologia de tempo real da rede elétrica; (ii) usa regras de intertravamento baseadas na configuração topológica da rede e nos princípios elétricos dos dispositivos, garantindo assim a segurança do sistema e do pessoal da companhia elétrica; e (iii) usa algoritmos genéricos que independem dos tipos de arranjos topológicos, bem como do número de equipamentos na subestação. Para verificar a corretude da solução no escopo de uma companhia elétrica real, as manobras geradas automaticamente são comparadas às manobras padrão elaboradas manualmente pelos operadores e/ou supervisores da Companhia Hidroelétrica do São Francisco (CHESF). Ao todo, mais de 1300 roteiros foram comparados. Para a liberação de disjuntor, o percentual de acerto foi de 91,1%; e para a normalização de disjuntor, o percentual de acerto foi de 90,4%. A mediana dos tempos de geração automática destas manobras foram de 14ms e 16ms para liberação e normalização de disjuntor, respectivamente. Estes tempos apontam ganho significativo no tempo gasto para a geração de uma manobra. A outra forma de validação da técnica proposta baseia-se em um sistema prova-de-conceito (SmartSwitch). Esse sistema se destina aos operadores e supervisores da CHESF. Um grupo selecionado de especialistas na geração de manobras é responsável pela avaliação da usabilidade do sistema SmartSwitch e da corretude das manobras geradas automaticamente. A avaliação inicial feita por este grupo mostra que a técnica é capaz de gerar, em situações normais de topologia, operações de seccionamento corretas e seguras do ponto de vista elétrico. Percebeu-se também alto nível de aceitação do sistema SmartSwitch por parte dos operadores e supervisores de operação da CHESF, o que prova a contribuição do sistema para a eficácia do processo de geração de manobras na companhia colaboradora. / Switching sequences executed in the electrical grid aim to prevent electric power provision interruptions, which may be caused by random events, such as equipment faults or overloads; or equipment maintenance. Switching sequence generation is usually manual, and can last between one hour and one day, according to the switching sequence complexity and the number of equipment involved. The limited time for switching sequence generation, especially in contingency circumstances, increases the probability of errors in the resulting switching sequences. Factors such as delay in switching sequence generation, failure in analyzing the switching sequence's effects on the electrical grid, and susceptibility to errors can negatively affect the electric system and the electric power company, decreasing system security, and increasing monetary losses mainly associated with equipment unavailability and electric power provision interruption. This study presents and evaluate a new approach for automatically generating switching sequences in electric substations; the proposal possesses the main characteristics to ideally solve the problem. The technique, for automatically generate switching sequences, (i) is based on the power grid's real-time topology; (ii) uses interlocking rules based on the grid's topological configuration in order to guarantee security for the system and for the workers; (iii) uses algorithms that are independent of the equipment's topological disposition and the substation's size. To verify the correctness of solution in the scope of a real electric company, the automatically generated switching sequences was compared to standard switching sequences made manually by CHESF operation supervisors or operators. In ali, more the 1300 scripts were compared. For switching sequences to release circuit breaker during maintenance periods, the percentage of correct switching sequence was 91,1%; and for switching sequence to restore circuit breaker, the percentage of correct switching sequence was 90,4%. The execution time was 14ms and 16ms, respectively. The second validation stage is based on proof-of-concept system, named SmartSwitch. The system is presented in this work and is intended to be used by CHESF operation supervisors and operators. A selected group of specialists in switching sequence generation is responsible for evaluating the system regarding its usability and correctness. The initial evaluation made by specialists group showed that technique is able to generate, in normal topology, correct and safe switching operations from electric point of view. Also, it was noticed that the tool has a high levei of acceptance by the company's operators and supervisors, due to its low maintenance needs.

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

Submitted by Eliane Silva de Souza null (elianesouza.col@gmail.com) on 2018-03-27T01:44:06Z No. of bitstreams: 1 tese_Eliane_Silva_de_Souza_174p_2018.pdf: 3994023 bytes, checksum: 183e67caf00debbcb1778a682ab70900 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-03-27T11:31:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_es_dr_ilha.pdf: 3994023 bytes, checksum: 183e67caf00debbcb1778a682ab70900 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-27T11:31:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_es_dr_ilha.pdf: 3994023 bytes, checksum: 183e67caf00debbcb1778a682ab70900 (MD5) Previous issue date: 2018-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / 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 de minimizar a demanda não suprida no sistema e minimizar o número de chaveamentos nessa proposta que maximiza o atendimento e o modelo de sequenciamento ótimo de operações de chaveamento é formulado com o objetivo de minimizar a energia não suprida durante o processo de transição topológica. Todos os modelos propostos estão sujeitos a um conjunto de restrições topológicas e operacionais do sistema elétrico de distribuição. Nos dois modelos de PCSOIM, essas restrições representam satisfatoriamente a operação de um sistema elétrico de distribuição e, no modelo de PLIM, algumas restrições operacionais estão relaxadas e, por isso, são menos representativas, assim, a qualidade e a factibilidade das soluções propostas por esse modelo devem ser avaliadas. O propósito do modelo de PLIM é simplificar a resolução do problema de reconfiguração restaurativa e apresentar soluções com menor tempo de resolução que o correspondente modelo de PCSOIM. Os modelos matemáticos são completos e foram resolvidos através de técnicas exatas de otimização usando softwares comerciais de programação matemática. Foram realizados testes que definem propostas de reconfiguração restaurativa em um sistema de distribuição de 53 barras e em um sistema de distribuição de 417 barras. Os testes que definem a sequência ótima de operações de chaveamento foram realizados em propostas de reconfiguração restaurativa para o sistema de 53 barras. Os resultados mostraram que os modelos matemáticos são eficientes e robustos na otimização desses problemas. Na literatura, esses problemas são resolvidos principalmente por técnicas heurísticas, portanto, neste trabalho, são apresentados modelos matemáticos inovadores. / 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 demand not supplied in the system and minimizing the number of switching operations in this proposal that maximizes the supply service. The optimal switching operations sequencing model is formulated with the objective of minimizing the energy not supplied during the topological transition process. All the proposed models are subject to a set of topological and operational constraints of the electric distribution system. In the two MISOCP models, these constraints represent satisfactorily the operation of an electrical distribution system and, in the MILP model, some operational constraints are relaxed and, therefore, the quality and the feasibility of the proposed solutions should be evaluated. The purpose of the MILP model is to simplify the resolution of the restorative reconfiguration problem and to present solutions with a shorter time than the corresponding MISOCP model. The mathematical models are complete and have been solved through exact optimization techniques using commercial mathematical programming software. Tests were carried out to define restorative reconfiguration proposals using a 53-bus distribution system and a 417-bus distribution system. The tests that define the optimal switching operations sequence were performed in restorative reconfiguration proposals for the 53-bus system. The results demonstrated that the mathematical models are efficient and robust in optimizing these problems. In the literature, these problems are solved mainly by heuristic techniques, therefore, in this work, innovative mathematical models are presented. / FAPESP 2015/21972-6