A reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em alterar a topologia das redes através da abertura ou fechamento das chaves de interconexão existentes nos alimentadores de distribuição primários, de forma a otimizar uma determinada função objetivo. Normalmente os objetivos são a minimização de perdas ativas, o isolamento de faltas, o balanceamento de cargas entre alimentadores e/ou a melhoria dos níveis de tensão. Neste trabalho considera-se a minimização da perda ativa total. As dificuldades do problema de reconfiguração de redes de distribuição resultam do tamanho dos sistemas reais, aos quais correspondem um número elevado de variáveis binárias que representam as chaves, e também da relação quadrática existente entre a perda elétrica e a corrente que flui nos elementos da rede. Este trabalho desenvolve algumas novas formulações para o problema de reconfiguração de redes de distribuição, utilizando Programação Não Linear Inteira Mista. Além disso, demonstra-se que a parte contínua de todas as formulações é convexa, o que garante a unicidade da solução ótima para um dado estado das chaves na rede. Esta propriedade permitiu a utilização do Método de Newton na resolução do problema contínuo, com as seguintes vantagens: impossibilidade de o método identificar mínimos locais em vez do mínimo global procurado, e convergência em apenas uma iteração, proporcionada pela natureza quadrática das formulações. As formulações desenvolvidas foram implementadas na forma de programas computacionais. O desempenho das formulações é descrito e analisado através de diversos casos de estudo. / The reconfiguration of electricity distribution systems is concerned with finding the state of switching and protective devices so as to optimize a given objective function, which is usually defined as minimization of total loss, fault isolation, load balancing among feeders, or improvement of voltage profile. In this work, the objective function is defined as the minimization of total active loss. The main difficulties associated with this problem arise from the high number of binary variables that represent the switching and protective devices, as well as the quadratic relationship between electric loss and currents flowing through the network branches. This work develops some new formulations for the distribution system reconfiguration problem, which are then solved through mixed-integer nonlinear programming. In addition, it is shown that the continuous part in all formulations is convex, which guarantees the uniqueness of the optimal solution for a given switch profile. This property allows using the Standard Newton Method for solving the continuous part of the problem, with the following advantages: impossibility of the Newton Method identifying a local minimum instead of the desired global minimum, and convergence in just one iteration owing to the quadratic nature of all formulations. The proposed formulations were implemented as computational programs and their performance was evaluated through various study cases.

A reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em alterar a topologia das redes através da abertura ou fechamento das chaves de interconexão existentes nos alimentadores de distribuição primários, de forma a otimizar uma determinada função objetivo. Normalmente os objetivos são a minimização de perdas ativas, o isolamento de faltas, o balanceamento de cargas entre alimentadores e/ou a melhoria dos níveis de tensão. Neste trabalho considera-se a minimização da perda ativa total. As dificuldades do problema de reconfiguração de redes de distribuição resultam do tamanho dos sistemas reais, aos quais correspondem um número elevado de variáveis binárias que representam as chaves, e também da relação quadrática existente entre a perda elétrica e a corrente que flui nos elementos da rede. Este trabalho desenvolve algumas novas formulações para o problema de reconfiguração de redes de distribuição, utilizando Programação Não Linear Inteira Mista. Além disso, demonstra-se que a parte contínua de todas as formulações é convexa, o que garante a unicidade da solução ótima para um dado estado das chaves na rede. Esta propriedade permitiu a utilização do Método de Newton na resolução do problema contínuo, com as seguintes vantagens: impossibilidade de o método identificar mínimos locais em vez do mínimo global procurado, e convergência em apenas uma iteração, proporcionada pela natureza quadrática das formulações. As formulações desenvolvidas foram implementadas na forma de programas computacionais. O desempenho das formulações é descrito e analisado através de diversos casos de estudo. / The reconfiguration of electricity distribution systems is concerned with finding the state of switching and protective devices so as to optimize a given objective function, which is usually defined as minimization of total loss, fault isolation, load balancing among feeders, or improvement of voltage profile. In this work, the objective function is defined as the minimization of total active loss. The main difficulties associated with this problem arise from the high number of binary variables that represent the switching and protective devices, as well as the quadratic relationship between electric loss and currents flowing through the network branches. This work develops some new formulations for the distribution system reconfiguration problem, which are then solved through mixed-integer nonlinear programming. In addition, it is shown that the continuous part in all formulations is convex, which guarantees the uniqueness of the optimal solution for a given switch profile. This property allows using the Standard Newton Method for solving the continuous part of the problem, with the following advantages: impossibility of the Newton Method identifying a local minimum instead of the desired global minimum, and convergence in just one iteration owing to the quadratic nature of all formulations. The proposed formulations were implemented as computational programs and their performance was evaluated through various study cases.

A capacidade de reconfiguração de sistemas de manufatura tem sido procurada pelas empresas para assegurar características de agilidade, eficiência e exibilidade para atender as mudanças de tipo/quantidade de produtos, processos, recursos e, além disso, para assegurar a devida reação à ocorrência de falhas. Por outro lado, a Indústria 4.0\" impõe novos desafios para os sistemas de controle, tais como a integração de tecnologias de interação entre homem e máquina em cadeias de valor compondo uma rede de plantas industriais geograficamente dispersas. O controle de sistemas reconfiguráveis de manufatura deve considerar: (i) funcionalidades de sistemas distribuídos e dispersos, tais como agilidade de resposta às mudanças, autonomia e colaboração entre os componentes para alcançar os objetivos do sistema de forma conjunta; (ii) interfaces para sua interoperabilidade e portabilidade; (iii) modularização para facilitar a manutenção, expansão e atualização do sistema, evitando a sobreposição de escopos; e (iv) mecanismos de controle para supervisionar as ações e interações dos componentes, o diagnóstico e a tomada de decisão. O pleno atendimento a estes requisitos não é trivial e formalismos para o desenvolvimento de soluções devem ser adotados. Uma solução é combinar técnicas voltadas para sistema multiagente e holon com arquitetura orientada a serviço através de uma adequada técnica de modelagem usando extensões de rede de Petri: Production Flow Schema e Input Output Place Transition. Portanto, este trabalho prop~oe uma arquitetura de controle e o método de modelagem de seus componentes para sistemas reconfiguráveis de manufatura combinando estas técnicas e considerando os aspectos de personalização, convertibilidade, escalabilidade, modularidade, integrabilidade, diagnosticabilidade, interoperabilidade e colaboração entre os componentes do sistema de controle, inclusive do homem. Um exemplo de aplicação é apresentado para demonstrar a viabilidade da proposta e comprovar os resultados alcançados. / The reconfiguration ability of the manufacturing systems has been approached by companies to ensure agility, efficiency and exibility characteristics to address the changes of type/quantity of products, processes and resources and, furthermore, to ensure proper reaction to the fault occurrence. On the other hand, the\"Industry 4.0\" imposes new challenges for control systems, such as interaction between man and machine into value chains composing a network of geographically dispersed industrial plants. The control of reconfigurable manufacturing systems should consider: (i) functionalities requirements of distributed and disperse systems, such as responsiveness to changes, autonomy and collaboration among components to achieve the global system aim; (ii) interfaces for interoperability and portability; (iii) modularity to facilitate maintenance, expansion and upgrade of the system, avoiding the overlapping of scopes; and (iv) control mechanisms to supervise the actions and interactions among components, diagnosis and decision making. The compliance with these requirements is not trivial and formalisms to develop solutions must be adopted. A solution is combining techniques based on holonic and multi-agent system with service-oriented architecture through appropriate modeling using Petri net extensions: Production Flow Schema and Input Output Place Transition. Therefore, this paper proposes control architecture and a method to model components for reconfigurable manufacturing systems, combining these techniques and considering aspects of customization, convertibility, scalability, modularity, integrability, diagnosability, interoperability and collaboration among control system components, including humans. An application example is presented to demonstrate the feasibility of the proposal and verify the results.

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: The purpose of this research is to develop a tool for optimization in power system distribution that uses meta-heuristic based on a multi-start methodology to reconfigure and allocate fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology that presents the lowest operating cost. To find initial radial topologies for system reconfiguration, the Prim algorithm was applied and to the current solution an improvement process called “neighborhood search” was performed. The improved system is subjected to a capacitor allocation algorithm showing that it is possible to get a radial topology that presents more economic cost of operation. As a proposal of the multi-start methodology, the procedure is repeated until a desired stop criterion, then several solutions are generated and the best one can be the solution of the problem. All programs were written in C ++ and applied to systems of 69 nodes, 84 nodes and 135 nodes. / Mestre

Submitted by MÁRCIO MASATOSHI MONTSUTSUMI null (montsujp@gmail.com) on 2017-01-25T16:40:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Márcio.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-27T12:45:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 montsutsumi_mm_me_ilha.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-27T12:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 montsutsumi_mm_me_ilha.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo deste trabalho é desenvolver uma ferramenta para otimização de sistema de distribuição que utiliza uma meta-heurística baseada em uma metodologia multipartida para reconfigurar e alocar bancos de capacitores fixos e chaveados para obter a topologia radial que apresente o menor custo de operação. Para encontrar topologias iniciais radiais na reconfiguração do sistema foi aplicado o algoritmo de Prim e com a solução obtida realizouse um processo de melhoria denominado busca pela vizinhança. O sistema melhorado é submetido a um algoritmo de alocação de bancos de capacitores mostrando que é possível obter uma topologia radial que apresenta mais econômico custo de operação. Como proposta da metodologia multipartida o procedimento é repetido até um critério de parada definido, assim são geradas diversas soluções e a melhor delas será a solução do problema. Todos os programas foram escritos em linguagem C++, e aplicado em sistemas de 69 barras, 84 barras e 135 barras. / The purpose of this research is to develop a tool for optimization in power system distribution that uses meta-heuristic based on a multi-start methodology to reconfigure and allocate fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology that presents the lowest operating cost. To find initial radial topologies for system reconfiguration, the Prim algorithm was applied and to the current solution an improvement process called “neighborhood search” was performed. The improved system is subjected to a capacitor allocation algorithm showing that it is possible to get a radial topology that presents more economic cost of operation. As a proposal of the multi-start methodology, the procedure is repeated until a desired stop criterion, then several solutions are generated and the best one can be the solution of the problem. All programs were written in C ++ and applied to systems of 69 nodes, 84 nodes and 135 nodes. / CNPq: 130695/2015-7

A capacidade de reconfiguração de sistemas de manufatura tem sido procurada pelas empresas para assegurar características de agilidade, eficiência e exibilidade para atender as mudanças de tipo/quantidade de produtos, processos, recursos e, além disso, para assegurar a devida reação à ocorrência de falhas. Por outro lado, a Indústria 4.0\" impõe novos desafios para os sistemas de controle, tais como a integração de tecnologias de interação entre homem e máquina em cadeias de valor compondo uma rede de plantas industriais geograficamente dispersas. O controle de sistemas reconfiguráveis de manufatura deve considerar: (i) funcionalidades de sistemas distribuídos e dispersos, tais como agilidade de resposta às mudanças, autonomia e colaboração entre os componentes para alcançar os objetivos do sistema de forma conjunta; (ii) interfaces para sua interoperabilidade e portabilidade; (iii) modularização para facilitar a manutenção, expansão e atualização do sistema, evitando a sobreposição de escopos; e (iv) mecanismos de controle para supervisionar as ações e interações dos componentes, o diagnóstico e a tomada de decisão. O pleno atendimento a estes requisitos não é trivial e formalismos para o desenvolvimento de soluções devem ser adotados. Uma solução é combinar técnicas voltadas para sistema multiagente e holon com arquitetura orientada a serviço através de uma adequada técnica de modelagem usando extensões de rede de Petri: Production Flow Schema e Input Output Place Transition. Portanto, este trabalho prop~oe uma arquitetura de controle e o método de modelagem de seus componentes para sistemas reconfiguráveis de manufatura combinando estas técnicas e considerando os aspectos de personalização, convertibilidade, escalabilidade, modularidade, integrabilidade, diagnosticabilidade, interoperabilidade e colaboração entre os componentes do sistema de controle, inclusive do homem. Um exemplo de aplicação é apresentado para demonstrar a viabilidade da proposta e comprovar os resultados alcançados. / The reconfiguration ability of the manufacturing systems has been approached by companies to ensure agility, efficiency and exibility characteristics to address the changes of type/quantity of products, processes and resources and, furthermore, to ensure proper reaction to the fault occurrence. On the other hand, the\"Industry 4.0\" imposes new challenges for control systems, such as interaction between man and machine into value chains composing a network of geographically dispersed industrial plants. The control of reconfigurable manufacturing systems should consider: (i) functionalities requirements of distributed and disperse systems, such as responsiveness to changes, autonomy and collaboration among components to achieve the global system aim; (ii) interfaces for interoperability and portability; (iii) modularity to facilitate maintenance, expansion and upgrade of the system, avoiding the overlapping of scopes; and (iv) control mechanisms to supervise the actions and interactions among components, diagnosis and decision making. The compliance with these requirements is not trivial and formalisms to develop solutions must be adopted. A solution is combining techniques based on holonic and multi-agent system with service-oriented architecture through appropriate modeling using Petri net extensions: Production Flow Schema and Input Output Place Transition. Therefore, this paper proposes control architecture and a method to model components for reconfigurable manufacturing systems, combining these techniques and considering aspects of customization, convertibility, scalability, modularity, integrability, diagnosability, interoperability and collaboration among control system components, including humans. An application example is presented to demonstrate the feasibility of the proposal and verify the results.

Les travaux menés dans cette thèse concernent les problèmes d'ordonnancement sur des plates-formes de calcul dynamiques et hétérogènes et s'appuient sur le modèle de communication "multi-port" pour les communications. Nous avons considéré le problème de l'ordonnancement des tâches indépendantes sur des plates-formes maîtres-esclaves, dans les contextes statique et dynamique. Nous nous sommes également intéressé au problème de la redistribution de fichiers répliqués dans le cadre de l'équilibrage de charge. Enfin, nous avons étudié l'importance des mécanismes de partage de bande passante pour obtenir une meilleure efficacité du système. / The results presented in this document deal with scheduling problems on dynamic and heterogeneous computing platforms under the "multiport" model for the communications. We have considered the problem of scheduling independent tasks on master-slave platforms, in both offline and online contexts. We have also proposed algorithms for replicated files redistribution to achieve load balancing. Finally, we have studied the importance of bandwidth sharing mechanisms to achieve better efficiency.

Orientador: John Fredy Franco Baquero / Resumo: Nesta dissertação é proposta a aplicação do algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas para a solução do problema de reconfiguração de sistemas de distribuição. Esse problema de otimização consiste em encontrar a configuração radial que apresenta perdas mínimas, satisfazendo as restrições topológicas e as restrições operacionais, sendo modelado como um problema de Programação Não Linear Inteira Mista. O método proposto utiliza o algoritmo de Prim na geração de configurações radiais e emprega um algoritmo de fluxo de carga de varredura para avaliar cada proposta de solução. O algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas foi desenvolvido na linguagem de programação FORTRAN e foi testado em quatro sistemas de distribuição da literatura especializada (14 barras, 33 barras, 84 barras e 136 barras). Os resultados obtidos da aplicação do algoritmo permitem avaliar o seu desempenho e eficiência em comparação com a melhor solução encontrada na literatura especializada. / Abstract: The application of the biased random-key genetic algorithm for the reconfiguration of distribution systems is proposed in this Dissertation. The problem of reconfiguration in distribution systems consists of finding the radial configuration that presents the minimum losses, satisfying topological and operating constraints and is commonly modeled as a mixed-integer nonlinear programming problem. The proposed method uses the Prim's algorithm to generate radial configurations that are evaluated through a backward/forward sweep power flow method. The biased random-key genetic algorithm used was developed in the programming language FORTRAN and was tested in four systems (14-bus, 33-bus, 84-bus and 136-bus). The obtained results show the performance and efficiency of the proposed method in comparison to the best solution found in the specialized literature. / Mestre

Submitted by Rommel Gregorio Vargas Peralta (rgvp88@gmail.com) on 2018-07-11T22:12:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado - Rommel Gregorio Vargas Peralta.pdf: 3543837 bytes, checksum: 233f1b03c9cd16d58a1c981ab331ee0f (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-07-12T20:17:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vargasperalta_rg_me_ilha.pdf: 3732403 bytes, checksum: eb45069beb69cdfd8b2cc75bf47668bf (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T20:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vargasperalta_rg_me_ilha.pdf: 3732403 bytes, checksum: eb45069beb69cdfd8b2cc75bf47668bf (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nesta dissertação é proposta a aplicação do algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas para a solução do problema de reconfiguração de sistemas de distribuição. Esse problema de otimização consiste em encontrar a configuração radial que apresenta perdas mínimas, satisfazendo as restrições topológicas e as restrições operacionais, sendo modelado como um problema de Programação Não Linear Inteira Mista. O método proposto utiliza o algoritmo de Prim na geração de configurações radiais e emprega um algoritmo de fluxo de carga de varredura para avaliar cada proposta de solução. O algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas foi desenvolvido na linguagem de programação FORTRAN e foi testado em quatro sistemas de distribuição da literatura especializada (14 barras, 33 barras, 84 barras e 136 barras). Os resultados obtidos da aplicação do algoritmo permitem avaliar o seu desempenho e eficiência em comparação com a melhor solução encontrada na literatura especializada. / The application of the biased random-key genetic algorithm for the reconfiguration of distribution systems is proposed in this Dissertation. The problem of reconfiguration in distribution systems consists of finding the radial configuration that presents the minimum losses, satisfying topological and operating constraints and is commonly modeled as a mixed-integer nonlinear programming problem. The proposed method uses the Prim's algorithm to generate radial configurations that are evaluated through a backward/forward sweep power flow method. The biased random-key genetic algorithm used was developed in the programming language FORTRAN and was tested in four systems (14-bus, 33-bus, 84-bus and 136-bus). The obtained results show the performance and efficiency of the proposed method in comparison to the best solution found in the specialized literature.