Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-19T09:28:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:13:13Z : No. of bitstreams: 1 182231.pdf: 5472262 bytes, checksum: e07e2ed52c8578520017f82027240167 (MD5) / Este trabalho propõe um método topológico generalizado para as análises de observabilidade e criticidade de sistemas de potência e um método de identificação de erros de topologia baseado em testes de hipóteses, capazes de processar sistemas representados no nível de seção de barras. O primeiro método é uma extensão do método topológico convencional para análise de observabilidade/criticidade de sistemas. Esta extensão permite que fluxos de potência através de disjuntores sejam tratados como novas variáveis de estado e que informações (medidas e restrições) provenientes da representação explícita de chaves e disjuntores sejam processadas juntamente com as medidas convencionais. As características puramente topológicas do método permitem que as análises de observabilidade do sistema e de criticidade de informações sejam realizadas simultaneamente. No método de identificação de erros de topologia proposto a estimação de estados é tratada como um problema de otimização restrito. As equações das medidas, as restrições estruturais, referentes às barras de injeção nula e barras de referência, e as restrições operacionais, referentes aos status de chaves e disjuntores representados no modelo da rede, são incluídas no problema como restrições de igualdade. Além disso, informações a priori sobre os estados do sistema são modeladas no problema e desempenham papel importante no condicionamento numérico e no desempenho do método. O algoritmo de identificação de erros de topologia proposto pode ser dividido em três partes: detecção, seleção de disjuntores suspeitos e identificação dos erros. A detecção é realizada através dos multiplicadores de Lagrange normalizados associados às restrições operacionais. Estes mesmos multiplicadores são utilizados em conjunto com o teste do cosseno, resultante da interpretação geométrica desenvolvida para os multiplicadores de Lagrange, para selecionar os disjuntores suspeitos de conterem erros de modelagem. Finalmente, configurações errôneas com relação aos status dos disjuntores suspeitos são identificadas através de testes de hipóteses baseados no teorema de Bayes. A validade dos métodos de análise de observabilidade/criticidade e de identificação de erros de topologia foi verificada através de simulações com diferentes configurações dos sistemas testes de 24 barras e 30 barras do IEEE. Os resultados obtidos mostram a capacidade e eficiência dos dois métodos no processamento de sistemas modelados no nível de subestação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:39:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:32:51Z : No. of bitstreams: 1 262687.pdf: 4548891 bytes, checksum: 59780982e735a1f859f8e75e49ef0a9c (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314521.pdf: 1748234 bytes, checksum: 9dd8d82c2a41b4a23ff7aaec78c1a153 (MD5) / Esta tese propõe um método direto para obtenção do ponto de bifurcação sela-nó correspondente ao máximo carregamento de sistemas elétricos de potência. Este método é formulado com base em um modelo de otimização estática, cuja solução é determinada por meio de uma extensão do método de Newton. As equações não lineares que representam o fluxo de potência são formuladas em coordenadas retangulares permitindo a utilização do termo de segunda ordem da expansão em série de Taylor destas equações para a obtenção de um método Tensorial relativamente rápido e de fácil implementação. Duas formas de parametrização das equações de balanço de potência são comparadas. A primeira é convencional, onde o parâmetro de carregamento é linear. A segunda, proposta neste trabalho, é uma parametrização quadrática, o que equivale a incluir uma restrição de não negatividade ao parâmetro. São obtidos resultados numéricos para três formas de inicialização dos multiplicadores de Lagrange, sendo uma unitária intuitiva, a segunda uma forma existente na literatura e a terceira uma nova forma proposta neste trabalho, que faz uso de uma equação auxiliar em conjunto com a matriz Jacobiana do fluxo de potência. As influências da inicialização dos multiplicadores de Lagrange e da execução de um fluxo de potência inicial para estimativa das variáveis são observadas para se encontrar uma forma mais adequada de inicialização. Aspectos complementares à obtenção do máximo carregamento são obtidos, tais como: sensibilidade do parâmetro de carregamento com relação às potências injetadas nas barras, obtida como um subproduto do processo de otimização; determinação de áreas críticas nos sistemas elétricos com relação à instabilidade de tensão; previsão de potência reativa gerada a cada iteração para facilitar a convergência do processo iterativo; decomposição dos sistemas de equações para redução do tempo de processamento; traçado completo das curas PV nos métodos diretos de forma semelhante ao método da continuação. Resultados numéricos obtidos com simulações de sistemas teste de diferentes portes são usados para ilustrar o desempenho das estratégias propostas.<br> / Abstract : This thesis proposes a direct method for obtaining the saddle-node bifurcation point corresponding to the maximum loadability of electric power systems. This method is formulated based on a static model optimization, which is solved by an extended version of Newton#s method. The nonlinear equations which represent the power flow are formulated in rectangular coordinates permitting the use of the second-order Taylor series expansion of these equations to obtain a Tensor method relatively quick and easy to implement. Two forms of parameterization of the power flow equations are compared. The first is the conventional, where the loadability parameter is linear. The second, proposed in this thesis, is a quadratic parameterization, which is equivalent to imposing a non-negativity constraint to the parameter. Numerical results are obtained for three forms of initialization of Lagrange multipliers, one intuitive unit, the second existing form in the literature and the third form proposed in this thesis, which makes use of an auxiliary equation and Jacobian matrix of power flow. The influences of the initialization of Lagrange multipliers and the running of an initial power flow to estimate the variables are observed to find a more suitable initialization. Additional aspects of obtaining the maximum loadability are obtained, such as: sensitivity of the loadability parameter with respect to the power injected into bus, obtained as a byproduct of the optimization process, determination of critical areas in electrical systems with respect to voltage instability; prediction of reactive power generated at each iteration to facilitate convergence of the iterative process; decomposition of the systems equation for reduction of time processing; complete tracing of PV curves in direct methods similar to the continuation method. Numerical results obtained with simulations of test systems of different sizes are used to illustrate the performance of the proposed strategies

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:03:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10347_ata de defesa.pdf: 580738 bytes, checksum: bc211d49fe3eadd4520a81749193b6f3 (MD5) Previous issue date: 2016-08-24 / A Análise de Redes Complexas (ARC) é um conjunto de técnicas matemáticas utilizadas para estudar sistemas representados como grafos. Uma rede complexa é um grafo cuja estrutura é irregular, complexa e possui características topológicas não triviais. Duas abordagens tem se desenvolvido dentro da área de análise de redes complexas: (i) a análise da topologia da rede, com a proposição de novos modelos a partir do estudo das propriedades de menor caminho médio (L) do coeficiente de agrupamento global (C) e da distribuição de grau (P(k)); e (ii) a análise da importância dos integrantes da rede, com a aplicação de medidas de centralidade, as quais são funções que designam um valor numérico aos nós da rede conforme uma noção de prestígio pré-determinada. A análise de redes sociais (ARS) é a aplicação das teorias e técnicas de ARC numa rede social, fornecendo uma análise matemática e visual das relações humanas. Um dos campos sociais com intenso interesse na última década no Brasil é a análise do sistema de financiamento de campanhas eleitorais e uma rede complexa inédita é o grafo que representa as contribuições financeiras das eleições brasileiras de 2014. Nestas eleições, os mais de 18.000 candidatos a cargos eleitorais disponibilizaram um documento detalhando as contribuições eleitorais recebidas. A partir desses dados, este trabalho propõe aplicar as técnicas de ARC/ARS e modelar as contribuições eleitorais das eleições brasileiras de 2014 como um conjunto de grafos. Os resultados mostram que as maiores componentes dos grafos são uma rede de mundo pequeno, livre de escala e que há uma correlação forte entre centralidade dos candidatos e número de votos recebidos para a maior componente do grafo que representa todas as contribuições eleitorais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-13T04:05:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334963.pdf: 7051818 bytes, checksum: 50b6214ac0bbc9b8d75cc5c5b20b966a (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta uma proposta para a estimação simultânea das variáveis de estado e da topologia da rede no contexto da modelagem em tempo real do sistema elétrico de potência. O método considera a modelagem no nível de seção de barra para parte do sistema, de modo que as subestações selecionadas são representadas de forma explícita pelos disjuntores, chaves e conexões que as formam. A metodologia proposta é baseada nas informações disponíveis sobre os \emph{status} de tais dispositivos, que são tratadas como informação \emph{a priori} da topologia para ser processada por um estimador especializado. O resultado abrange não somente estimativas para os estados convencionais do sistema, mas também para a topologia da rede. Desta maneira, a topologia presumida é, ao final do processo, validada ou corrigida com base nas informações contidas nas medidas analógicas disponíveis ao estimador de estados. Para resolver o problema de Estimação Integrada de Estados e Topologia, utiliza-se neste trabalho a formulação pelo método dos mínimos quadrados ponderados, cuja solução é obtida mediante um algoritmo baseado na versão rápida das rotações ortogonais de Givens. Entretanto, a dissertação também aborda o processamento de erros grosseiros tendo por base outros algoritmos de estimação de estados fundamentados no método dos mínimos quadrados ponderados. O desempenho da estimação integrada de estados e topologia é avaliado e validado através da sua aplicação aos sistemas-teste IEEE 14, 30 e 57 barras.<br> / Abstract : This research addresses the simultaneous estimation of state variables and network topology in the context of power system real-time modeling. The proposed method assumes that selected substations are modeled at the bus section level, so that the corresponding circuit breakers and disconnects are explicitly represented. Available information on the statuses of such switching branches are then treated as a priori topology information to be processed by a specialized estimator. Its outcome comprises estimates not only for the conventional states, but also for the network topology. Therefore, the initially assumed topology will eventually be either validated or corrected, on the basis of the information conveyed by real-time measurements to the state estimator. To solve the integrated state and topology estimation problem, the problem is formulated by using the weighted least-squares method and an algorithm based on a fast version of orthogonal Givens rotations is employed. Furthermore, it is shown that the bad data processing capabilities of weighted least-squares state estimators are preserved. The performance and validation of the joint estimator is assessed through its application to IEEE 14-bus, 30-bus and 57-bus test systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319073.pdf: 1262902 bytes, checksum: 56fa916085b19ef278e66d4ab6e31fb4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho propõe a extensão do método de Coestimação Linear de Estados e Topologia para o modelo completo da rede elétrica, ou seja, o modelo não-linear. O método proposto consiste em estimar conjuntamente as variáveis analógicas e a topologia do sistema de potência. A viabilização deste procedimento é possível mediante a formulação do problema de estimação de estados como um problema de otimização multi-objetivo no qual considera-se tanto os resíduos das medidas analógicas quanto as restrições operacionais relativas aos status dos ramos chaveáveis. Realiza-se a formulação da função custo multi-objetivo combinando o critério dos mínimos quadrados ponderados (MQP), que modela os resíduos das medidas de estimação, e o critério dos mínimos valores absolutos (MVAP), que modela as restrições operacionais impostas pelos dispositivos chaveáveis (abertos/fechados) da subestação. Utiliza-se o método primal-dual de pontos interiores para obter a solução do problema de otimização. O algoritmo proposto é desenvolvido passo a passo para um sistema-teste de pequeno porte. Posteriormente o desempenho e a eficácia da ferramenta computacional são avaliados na aplicação a três sistemas de maior porte, dos quais dois são os sistemas-teste IEEE de 24 e 30 barras, e o terceiro é um sistema real da Companhia Paranaense de Energia Elétrica (COPEL). Os resultados obtidos demonstram que a abordagem considerando o modelo não-linear para a rede elétrica é perfeitamente viável e promissora no que tange à estimação simultânea das variáveis de estado analógicas e da topologia. <br> / This work proposes the extension of the linear state and topology coestimation method to allow its application in connection with a complete, nonlinear model for the electric network. The proposed method consists of jointly estimating analog variables and power system topology. The feasibility of this procedure is achieved by formulating the state estimation problem as a multi-objective optimization problem which considers both the analog measurement residues and the operational constraints related to the switchable branches status. The multi-objective cost function is a combination of the weighted least squares (WLS) criterion based on the estimation residues, and the weighted least absolute value (WLAV) criterion applied to the operational constraints imposed by the statuses of the substation switching devices. The method employs primal-dual interior point method for solving the optimization problem. The proposed algorithm is presented step-by-step by using a small test system. Then, performance and effectiveness of the methodology are evaluated through its application to three larger systems, two of them derived from the IEEE-24 bus and IEEE-30 bus test systems, and a third one based on a real system of the Companhia Paranaense de Energia Elétrica (COPEL). The results demonstrate that State and Topology Coestimation considering a non-linear network model is perfectly feasible and a promising approach for real-time power system modeling.

Orientador: Alcir Jose Monticelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-26T12:36:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Asada_EduardoNobuhiro_M.pdf: 4919378 bytes, checksum: 567161c39fcc0626516046ac6c4d77bd (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho apresenta estudos do uso de chaveamento de linhas de transmissão e de modificação da topologia de subestações como forma de controle de fluxo de potência ativa em situações de sobrecarga de linhas de transmissão ou transformadores. Objetiva-se, através do uso de métodos de resolução de sistemas esparsos, a busca de topologias que em situações de emergência possam ser implementadas em tempo real. O estudo proposto apresenta um modelo mais completo para resolução do fluxo de potência, onde chaves e disjuntores são representados explicitamente. Os elementos de chaveamento são introduzidos aos principais métodos de compensação para resolução repetida de sistemas lineares algébricos. São apresentadas também as suas principais formas de aplicação além do controle de sobrecargas. Vários testes são conduzidos e discutidos para sistemas do IEEE e partes do sistema elétrico brasileiro / Abstract: Studies about the use of switching procedures for active power flow control of transmission lines and transformers in overload situation are presented in this work. The main objective is the application of changes in system topology in real-time mode using sparse fast linear system solvers to determine the topology configuration that eliminates overload. The proposed study presents an accurate model for solving the power flow problem, which switches and circuit breakers are explicitly modeled. The switching devices are introduced to the model of compensation method for repeated solving of algebraic linear systems. Other applications for topology modification are also presented. Test cases based on IEEE systems and part of Brazilian system are presented and discussed. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Karcius Day Rosário Assis. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação.

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Carlos Roberto Mendonça da Rocha / Banca: Edgar Manuel Carreño Franco / Resumo: Neste trabalho foi apresentado uma nova modelagem matemática para problemas de Planejamento da expansão de sistemas de transmissão ao longo prazo que permite uma mudança no conceito de expansão de sistema de transmissão. Nos problemas de planejamento da expansão de sistemas de transmissão tradicionais apenas as adições de linhas candidatas são consideradas. Neste trabalho um novo conceito de planejamento da expansão do sistema de transmissão é encontrar uma nova solução para a topologia base onde todas as linhas estão temporariamente desconectadas e a implementação dessas linhas são reconsideradas quando elas podem voltar à sua posição anterior. Portanto as linhas da topologia de base não será restabelecida se impedir o desempenho do sistema. Depois um novo problema é resolvido para encontrar o plano futuro da rede do sistema elétrico, com a adição de novas linhas de candidatas na topologia base modificada. A fim de encontrar um plano mais eficiente para a rede futura, a metodologia proposta é implementada usando a linguagem de modelagem para a programação matemática (AMPL) e solucionada usando o solver comercial CPLEX. A fim de validar a abordagem proposta e fazer alguma comparação com o método na literatura, três sistemas de testes são realizados, tais como: o sistema de 24-Bus IEEE teste com 41 linhas de candidatas, um estudos de casos práticos do sistema de 46-Bus do Sul do Brasil com 79 linhas de candidatas, e do sistema colombiano 93-Bus com 155 candidatas. Para sistemas de grande porte, a fim de facilitar a implementação do modelo matemático, uma estratégia é apresentada para reduzir o espaço de busca das barras em que a geração ou a demanda. Nos problemas de planejamento da expansão da transmissão geralmente nos deparamos com um problema de programação não-linear inteira mista (PNLIM) usando o modelo DC, o que torna impossível usar o solver linear ... / Abstract: In this work and in order to solve the long-term transmission expansion planning problems, a novel mathematical model which is based on a change in the concept of expanding a transmission system is presented. In traditional transmission system expansion planning, only the additions of candidate lines are considered. In this work, a new concept of transmission system expansion planning is to find a new solution for the base topology where all the lines are temporarily disconnected and the implementation of these lines are reconsidered when they may return to their previous position. Therefore, the lines of the base topology will not be reconnected if they prevent the system performance. Afterwards a new problem is solved to find the future plan of the electrical system network with the addition of new candidate lines in the modified base topology. In order to find a more efficient plan for the future network, the proposed methodology is implemented using a Modeling Language for Mathematical Programming (AMPL) and solved using the commercial solver of CPLEX. In order to validate the proposed approach and make some comparison with the method in the literature, three test systems are conducted such as: the 24-Bus IEEE test system with 41 candidate lines, a practical case studies of 46-Bus South Brazilian system with 79 candidate lines, and the 93-Bus Colombian system with 155 candidates. For large-scale systems, in order to facilitate the implementation of the mathematical model, a strategy to reduce the search space of the buses in which the generation or demand has been presented. In the transmission expansion planning problems, usually we face with a mixed integer non-linear programming problem (MINLP) using the DC model, which make it impossible to use the linear solver of CPLEX. The strategy to overcome this problem is using the disjunctive linear model, which is a DC linear equivalent model. The ... / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T09:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:09:43Z : No. of bitstreams: 1 175710.pdf: 2822028 bytes, checksum: 1cd3a85e6c262608903e2db43914d773 (MD5) / Neste trabalho é proposta a detecção e identificação de erros de topologia em Sistemas de Potência a partir de um estimador de estados ortogonal baseado em rotações de Givens sem raízes quadradas. A detecção de erros de topologia consiste em se verificar os resíduos normalizados associados às informações de status dos elementos de impedância nula. Na identificação, apenas os elementos suspeitos modificam suas condições de operação, formando o conjunto de hipóteses alternativas. O teste de hipóteses e o teorema de Bayes são utilizados para verificar qual das hipóteses recebe maior respaldo do conjunto de medidas e restrições do sistema.