Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-07Bitstream added on 2014-06-13T19:40:19Z : No. of bitstreams: 1 goncalves_rr_dr_ilha.pdf: 1615222 bytes, checksum: bcdd3f5ac0fe653dec8ab0f412c768b0 (MD5) / Nesta tese são apresentados modelos de programação linear inteira mista (PLIM) convexa para resolver os seguintes problemas de otimização de sistemas de distribuição de energia elétrica (SD) radiais: a) planejamento da operação dos SD radiais, considerando a existência de gera- dores distribuídos (GDs) e a presença de dispositivos reguladores de tensão; b) alocação ótima de bancos de capacitores (BCs) e reguladores de tensão (RTs) em um SD radial; e c) planeja- mento a curto prazo da expansão dos SD radiais. O primeiro problema define os ajustes mais adequados da injeção de potência ativa e reativa dos GDs, o número de módulos dos bancos de capacitores (BCs) em operação e a posição do tap dos reguladores de tensão (RTs) de modo a minimizar o custo das perdas diárias de energia. O segundo problema determina a alocação de BCs (localização, número de módulos instalados e número de módulos operando) e a alocação de RTs (localização, tipo de regulador e posição do tap) com o objetivo de minimizar os custos do investimento total anual e das perdas de energia. O terceiro problema realiza o recondutora- mento de circuitos existentes, a construção e seleção do tipo de condutor dos novos circuitos, a alocação de BCs (localização, número de módulos instalados e número de módulos operando) e a alocação de RTs (localização) com o objetivo de minimizar os custos do investimento total anual e das perdas de energia. Para cada problema de otimização é apresentado seu respectivo modelo matemático de programação não linear inteira mista (PNLIM). Todos os modelos pro- postos de PLIM convexa, para os três problemas de otimização de SD radiais, são equivalentes a seus respectivos modelos originais de PNLIM. O uso de um modelo... / This thesis presents convex mixed integer linear programming models to solve the following optimization problems for radial electrical distribution systems: a) operation planning of ra- dial electrical distribution system, considering the existence of distributed generators and the presence of devices voltage regulators; b) optimal allocation of capacitor banks and voltage regulators in radial electric power distribution systems; and c) short-term expansion planning of radial distribution systems. The first problem defines the most appropriate adjustments of active and reactive power injections of the distributed generators, the number of modules in operation of capacitor banks and the tap position of the voltage regulators, in order to mini- mize active energy losses of the network. The second problem determines the allocation of capacitor banks (location, number of installed modules and number of modules operating) and the allocation of voltage regulators (location, type and the tap position) with the objective of minimizing the total annual investment costs and energy losses. The third problem performs the reconductoring of existing circuit, the construction and selection of the type of conductor of new circuits, the allocation of capacitor banks (location, number of modules installed and number of modules operating) and the allocation of voltage regulators (location) in order to minimize the total annual investment costs and energy losses. For each optimization problem the respective mathematical model of mixed integer nonlinear programming is presented. All proposed convex mixed integer linear programming models, for the three optimization pro- blems of radial electrical distribution systems are equivalent to their respective original models of mixed integer nonlinear programming. The use of a convex mixed integer linear model gua- rantees... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-22Bitstream added on 2014-06-13T18:41:01Z : No. of bitstreams: 1 sousa_j_dr_ilha.pdf: 750467 bytes, checksum: 9b656f948e186cb558b45ed7e38022e6 (MD5) / Neste trabalho apresenta-se uma metodologia heurística para o planejamento da expansão de sistemas aéreos de distribuição de energia elétrica que utiliza dois diferentes modelos de programação linear binária mista (MBLP). O primeiro modelo efetua o planejamento ótimo do sistema sem considerar a confiabilidade e o segundo, visa obter a melhor solução para o problema de planejamento considerando a alocação de chaves para realizar a restauração da rede em condições de contingências. Os dois modelos são resolvidos por técnicas de otimização clássica. No primeiro modelo consideram-se os custos de investimentos com a instalação de novos alimentadores, troca de circuitos, construção de novas subestações, realimentação de subestações existentes, custos operacionais da rede e, o comportamento de operação do sistema. No segundo modelo consideram-se os custos de operação através do cálculo da energia não distribuída, custos de alocação de chaves de manobra, além do custo de construção de circuitos alimentadores de interconexões. Os modelos propostos foram implementados na plataforma AMPL e resolvido utilizando o software CPLEX. Os testes foram realizados utilizando os sistemas de teste 54 e 182 barras disponíveis na literatura e os resultados mostram a qualidade e validade dos modelos propostos / In this paper we present a heuristic methodology for the expansion planning of overhead electrical power distribution systems using two different models of mixed binary linear programming (MBLP). The first model performs the optimal planning without considering the reliability and the second one aims to obtain the best solution to the system planning problem considering the switches allocation to perform the network restoration in terms of contingencies. Both models are solved by classical optimization techniques. The first model takes into account the investment costs with the installation of new feeders, switching circuits, construction of new substations, re-powering of existing substations, operating costs and operating behavior of the system. The second model considers the operating costs by calculating the energy not supplied, cost of allocating switches and the cost of construction of interconnection circuits feeders. The proposed models have been implemented on the AMPL platform and solved using the CPLEX software. Tests were performed using the test systems with 54 and 182 nodes that are available in the literature and the results show the quality and validity of the proposed models

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-04-25Bitstream added on 2014-06-13T21:01:24Z : No. of bitstreams: 1 biscaro_aap_dr_ilha.pdf: 3362347 bytes, checksum: 291075977b505bee42d5b968b8f631c6 (MD5) / Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para a localização e diagnóstico automático de faltas em alimentadores de distribuição de energia elétrica através do uso combinado de técnicas de análise de redes, processamento de sinais e sistemas inteligentes. Foram desenvolvidos algoritmos capazes de detectar, classificar e localizar no tempo e espaço, os eventos de qualidade de energia. O procedimento contínuo de detecção de distúrbios é realizado através de análises estatísticas diretas e multinível dos sinais de correntes no domínio wavelet, registrados na subestação. As principais características, ou índices comportamentais, dos sinais das correntes e tensões são extraídas empregando-se a transformada wavelet discreta, a análise multirresolução e o conceito de energia do sinal. Estes índices correspondem aos vetores de entrada de um conjunto de redes neurais ARTMAP Fuzzy independentes, que tem por finalidade estimar o tipo de falta e quais eventos de qualidade de energia estão presentes no sinal amostrado. Os padrões de entrada destas redes são compostos pela energia dos coeficientes dos quatro primeiros níveis de detalhes e aproximações dos sinais de tensão e corrente e, na saída dessas redes, como resposta, tem-se o código do tipo de distúrbio e as fases envolvidas no problema. A localização do distúrbio é realizada após o processo de classificação, sendo que a técnica de localização de faltas proposta aplica-se a alimentadores trifásicos radiais ou fracamente malhados, com cargas desequilibradas, ramais laterais trifásicos, bifásicos ou monofásicos e que possam apresentar geração distribuída. O sistema de diagnóstico e localização de faltas proposto neste trabalho é capaz de auxiliar as concessionárias de energia em sua rotina de trabalho, fornecendo informações importantes para... / This work presents a methodology for automatic diagnosis and fault location on electric power distribution systems through the combined use of modern techniques of network analysis, signal processing and, intelligent systems. Some algorithms were developed aiming to detect, classify and locate in time and space the power quality disturbances. The continuous process of detecting these disturbances is accomplished through statistical analysis and direct current multilevel signal analysis in wavelet domain, recorded in the substation. The main characteristics, or behavioral indices, of the current and voltage signals are extracted employing the discrete wavelet transform, multiresolution analysis and the concept of signal energy. These indexes correspond to the input vectors of a number of independent Fuzzy ARTMAP neural networks, which aim to estimate the fault type and the power quality events that are present in the sampled signal. The input patterns of these networks are composed by energy coefficients of the first four levels of details and approximations of current and voltage signals and, the output network presents the disorder type code and the phases involved in the problem. The fault location is performed after the classification process, and the proposed technique applies to three-phase radial or weakly meshed feeders with unbalanced loads, lateral extensions triphasic, biphasic or, monophasic and presenting distributed generation. The system diagnosis and fault location proposed in this paper are able to assist the utilities in their daily works, providing important information for the operation and maintenance of power distribution systems, minimizing the repairing time and, consequently, obtaining less financial losses due to rapid fault diagnosis and restoration of the normal system operation. A real life three-phase... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-05-25Bitstream added on 2014-06-13T19:00:50Z : No. of bitstreams: 1 penuelameneses_ca_dr_ilha.pdf: 2755491 bytes, checksum: 7b0b3d27768710060c1d3240c7611ff4 (MD5) / 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 / 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

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-30Bitstream added on 2014-06-13T21:01:25Z : No. of bitstreams: 1 rahmani_m_dr_ilha.pdf: 1611068 bytes, checksum: 2b5fe6298f168bf850731b36fc9d3069 (MD5) / O estado da arte em modelagem matemática do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão (TEP) é analisado nesta tese de doutorado. É proposto um novo modelo linear disjuntivo para o problema TEP baseado no conceito de sistemas de numeração binária para transformar o modelo linear disjuntivo convencional em um problema com um número de variáveis binárias e contínuas muito menores, assim como do número de restrições relacionadas com essas variáveis. Também é usada a fase construtiva da metaheurística GRASP e restrições adicionais, encontradas da generalização do equilibrio de fluxo de potência em uma barra ou conjunto de barras para reduzir o espaço de busca. Os resultados mostram a importância da estratégia de redução do espaço de busca do problema TEP para resolver os modelos de transporte e linear disjuntivo. O problema TEP multiestágio é modelado como um problema de programação linear binária mista e resolvido usando um solver do tipo branch and bound comercial com tempos de processamento relativamente baixos. Outro tópico pesquisado foi a alocação de dispositivos FACTS tais como os capacitores fixos em série (FSCs) para aproveitar melhor a capacidade de transmissão das linhas e adiar ou reduzir o investimento em novas linhas de transmissão em um ambiente de planejamento multiestágio. Assim, pode ser esperado uma excelente relação custo/benefício da integração de dispositivos FSCs no planejamento multiestágio da expansão de sistemas de transmissão. Os resultados encontrados usando alguns sistemas testes mostram que a inclusão de FSCs no problema TEP é uma estratégia válida e efetiva em investimento para as empresas transmissoras e para os responsáveis da expansão nacional do sistema elétrico. / State-of-the-art models for transmission expansion planning problem are provided in this thesis. A new disjunctive model for the TEP problem based on the concept of binary numerical systems is proposed in order to transform the conventional disjunctive model to a problem with many fewer binary and continuous variables as well as connected constraints. The construction phase of a greedy randomized adaptive search procedure (GRASP-CP) together with fence constraints, obtained from power flow equilibrium, are employed in order to reduce search space. The studies demonstrate that the proposed search space reduction strategy, has an excellent performance in reducing the search space of the transportation model and reduced disjunctive model of TEP problem. The multistage TEP problem is modeled as a mixed binary linear programming problem and solved using a commercial branch and bound solver with relatively low computational time. Another topic studied in this thesis, is the allocation of FACTS devices in TEP problem. FACTS devices such as fixed series capacitors (FSCs) are considered in the multistage TEP problem to beter utilize the whole transfer capacity of the network and, consequently, to postpone or reduce the investment in new transmission lines. An excellent benefit-cost ratio can be expected from integration of FSC in multistage transmission expansion planning. The results obtained by using some real test systems indicate that the inclusion of FSCs in the TEP problem is a viable and cost-effective strategy for transmission utilities and national planning bureaus.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-27Bitstream added on 2014-06-13T19:00:50Z : No. of bitstreams: 1 000750654.pdf: 3592586 bytes, checksum: 3247ac4b909a39e9df8a0fb4c17c7824 (MD5) / O problema do planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em determinar as condições topológicas, estruturais e físicas necessárias para que o sistema seja capaz de operar, nos cenários de demanda atual e futuros, segundo os critérios técnicos exigidos pelas agências reguladoras. Visando atender tais condições de operação, algumas ações podem ser realizadas no sistema as quais dividem-se em ações de médio e longo prazo. As ações de médio prazo são aquelas realizadas sem que haja a expansão do sistema, e neste trabalho são consideradas como tais: a alocação de banco de capacitores, reguladores de tensão e recondutoramento de linhas. Por outro lado, as ações de longo prazo possuem custos mais elevados, pois visam à expansão do sistema considerando os futuros cenários de operação. Neste trabalho, além das tradicionais ações adotadas para a expansão do sistema de distribuição, considera-se também a alocação de geração distribuída a fim de avaliar os seus impactos sobre a expansão do sistema. Os modelos matemáticos propostos para os problemas de planejamento de médio e longo prazo são multiobjetivo e resolvidos através das metaheurísticas algoritmo genético multiobjetivo e busca tabu multiobjetivo, respectivamente. No modelo de médio prazo, os objetivos tratados são a regulação de tensão e os custos de investimento e operação. São utilizadas técnicas de redução do espaço de busca baseadas em lógica fuzzy, para melhorar o desempenho do algoritmo genético proposto. Para o modelo de longo prazo, os objetivos são os custos de investimento e operação considerando as opções de compra de energia (gerador distribuído e subestações) e a confiabilidade da rede planejada, através dos custos de energia não suprida. No modelo de longo prazo considera-se a existência de vários estágios dentro do horizonte de planejamento,... / The electric power distribution systems planning problem consists of determining the topological, structural and physical conditions necessary for the system to be able to operate, in the current and future scenarios of demand, according to the technical criteria required by regulatory agencies. Aiming to meet these operating conditions, some actions can be performed on the system, they can be divided into short and long term actions. Short-term actions are the ones performed without the system expansion. In this work the following actions are is treated as such short-term actions: the capacitor banks and voltage regulators allocation and the change of cables in the system. On the other hand, the long-term actions have higher investment costs, because they aim to expand the system, considering the future operation scenarios. In this work, in addition to the traditional actions taken to expand the distribution system, we also consider the allocation of distributed generation, in order to assess its impacts on system expansion. The mathematical models proposed for short and long term planning problem are multiobjective and solved by the metaheuristics multiobjective genetic algorithm and multiobjective tabu search, respectively. In the short-term model the goals addressed are: voltage regulation and the investment and operation cost. Techniques for search space reducing based on fuzzy logic are used to improve the performance of the proposed genetic algorithm. In the long-term model the goals are: the investment and operation costs, entertaining the options of power purchase (distributed generator and substations) and the reliability of the planned network, through the costs of energy not supplied. In the long-term model, we take into account the existence of various stages within the planning horizon, making the model multi-stage, which is solved by utilizing the dynamic planning model. The integration ...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-03-02Bitstream added on 2014-06-13T19:40:20Z : No. of bitstreams: 1 pereira_raf_dr_ilha.pdf: 1085197 bytes, checksum: 8d25137a551ef06a95af7c5112ebbaf6 (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / Neste trabalho, é proposto um algoritmo para localização de faltas em alimentadores radiais aéreos de distribuição de energia elétrica. A técnica proposta aplica-se a alimentadores trifásicos com cargas desequilibradas, que podem possuir ramais laterais trifásicos, bifásicos e monofásicos. As equações da rede que compõem esta técnica foram desenvolvidas com base nos métodos de fluxo de potência do tipo varredura (backward/forward sweep), o que a torna uma ferramenta eficiente e de baixo esforço computacional. No desenvolvimento da mesma, considera-se que haja disponibilidade de medições de tensões no nó inicial do alimentador e também medições esparsas de tensão em alguns pontos ao longo do alimentador de distribuição. Esta técnica apresenta algumas vantagens quando comparada com as técnicas convencionais para localização de faltas que utilizam o deslocamento do local da falta na rede. Nela eliminam-se, dos possíveis locais de falta, os pontos que estão em ramais laterais geograficamente distantes do verdadeiro local da falta e que poderiam ser indicados pelos métodos convencionais de localização da faltas. Adicionalmente à técnica para localização de faltas, é proposto um modelo matemático de programação binária para fazer a alocação otimizada de medidores esparsos de tensões ao longo do alimentador com o propósito de melhorar a precisão do algoritmo desenvolvido, a partir da técnica proposta para a localização de faltas. Neste modelo matemático, busca-se manter a melhor relação custo-benefício para as empresas de energia, em termos de investimentos, custos operacionais e melhorias dos seus índices de confiabilidade, com a localização eficiente de faltas em suas redes de distribuição. Para a solução deste modelo matemático, propõe-se... / An algorithm for fault location on overhead and radial electric power distribution feeders is proposed in this work. The proposed technique is able to be applied to three-phase feeders containing unbalanced loads. Also, the proposed technique has the ability to deal with feeders which has three-, two- or single-phase laterals. Equations that describe the network are derived based on the backward/forward sweep load flow methods. This characteristic makes the proposed fault location technique an efficient and fast computational tool. In order to develop this technique, it was considered that voltage measurements are available at the sending node of the feeder, as well sparse voltage measurements at some places on the feeder. Thus, this technique presents some advantages in comparison to the traditional technique for fault location which finds the faulty point by means of sliding the analyzed point on the network. By using traditional techniques, points located geographically far from the actual faulty point can be indicated as a faulty point. The proposed technique eliminates these points from the results. Additionally to the proposed technique, a binary programming model is presented for carrying out the optimized placement of voltage measurement devices along the feeder. The goal of this binary programming model is to enhance the accuracy of the proposed algorithm for fault location. This mathematical model is aimed at keeping the best costbenefit rate for the electric utilities, in terms of operational costs and improvements of reliability indices by means of an efficient fault location. A dedicated genetic algorithm is proposed for solving the optimization model. Results and simulation analyses are presented in order to validate the efficiency... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Coorientador: Marcos Julio Rider Flores / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Cesar Baleeiro Alves / Banca: Sergio Luis Haffner / Banca: Gerson Couto de Oliveira / Resumo: O estado da arte em modelagem matemática do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão (TEP) é analisado nesta tese de doutorado. É proposto um novo modelo linear disjuntivo para o problema TEP baseado no conceito de sistemas de numeração binária para transformar o modelo linear disjuntivo convencional em um problema com um número de variáveis binárias e contínuas muito menores, assim como do número de restrições relacionadas com essas variáveis. Também é usada a fase construtiva da metaheurística GRASP e restrições adicionais, encontradas da generalização do equilibrio de fluxo de potência em uma barra ou conjunto de barras para reduzir o espaço de busca. Os resultados mostram a importância da estratégia de redução do espaço de busca do problema TEP para resolver os modelos de transporte e linear disjuntivo. O problema TEP multiestágio é modelado como um problema de programação linear binária mista e resolvido usando um solver do tipo branch and bound comercial com tempos de processamento relativamente baixos. Outro tópico pesquisado foi a alocação de dispositivos FACTS tais como os capacitores fixos em série (FSCs) para aproveitar melhor a capacidade de transmissão das linhas e adiar ou reduzir o investimento em novas linhas de transmissão em um ambiente de planejamento multiestágio. Assim, pode ser esperado uma excelente relação custo/benefício da integração de dispositivos FSCs no planejamento multiestágio da expansão de sistemas de transmissão. Os resultados encontrados usando alguns sistemas testes mostram que a inclusão de FSCs no problema TEP é uma estratégia válida e efetiva em investimento para as empresas transmissoras e para os responsáveis da expansão nacional do sistema elétrico. / Abstract: State-of-the-art models for transmission expansion planning problem are provided in this thesis. A new disjunctive model for the TEP problem based on the concept of binary numerical systems is proposed in order to transform the conventional disjunctive model to a problem with many fewer binary and continuous variables as well as connected constraints. The construction phase of a greedy randomized adaptive search procedure (GRASP-CP) together with fence constraints, obtained from power flow equilibrium, are employed in order to reduce search space. The studies demonstrate that the proposed search space reduction strategy, has an excellent performance in reducing the search space of the transportation model and reduced disjunctive model of TEP problem. The multistage TEP problem is modeled as a mixed binary linear programming problem and solved using a commercial branch and bound solver with relatively low computational time. Another topic studied in this thesis, is the allocation of FACTS devices in TEP problem. FACTS devices such as fixed series capacitors (FSCs) are considered in the multistage TEP problem to beter utilize the whole transfer capacity of the network and, consequently, to postpone or reduce the investment in new transmission lines. An excellent benefit-cost ratio can be expected from integration of FSC in multistage transmission expansion planning. The results obtained by using some real test systems indicate that the inclusion of FSCs in the TEP problem is a viable and cost-effective strategy for transmission utilities and national planning bureaus. / Doutor

Orientador: Marina Lavorato de Oliveira / Banca: Fábio Bertequini Leão / Banca: Fernanda Caseño Lima Trindade / Resumo: Este trabalho apresenta um modelo de programação cônica de segunda ordem inteira mista como uma nova abordagem, para o problema do controle ótimo de Volt/VAr em sistemas de distribuição de energia elétrica trifásicos. O principal objetivo é minimizar as perdas operacio- nais do sistema mediante o ajuste adequado do número de ações realizadas pelos comutadores de tap dos transformadores sobre carga, bancos chaveados de capacitores, reguladores de ten- são, a geração de potência ativa e reativa pelos geradores distribuídos e a operação das chaves seccionadoras controladas remotamente. Para encontrar o conjunto ótimo de variáveis de cada dispositivo de controle, o modelo proposto considera dois estados de operação, o estado nor- mal (estado com os geradores fornecendo energia no sistema) e o estado de contingência. O estado de contingência considera a desconexão dos geradores causada por um distúrbio no sis- tema, o que obriga às empresas distribuidoras requerer a desconexão destas fontes de energia. O problema proposto é um problema muito complexo de programação não linear inteira mista, portanto é reformulado como outro problema, problema em que algumas expressões são linea- rizadas e outras relaxadas, o que resulta em um modelo matemático de programação cônica de segunda ordem inteiro misto. A solução ótima obtida pelo modelo proposto é encontrada utili- zando solvers comerciais para programação linear inteira mista. Os resultados obtidos mostram eficiência e robustez da formulação matemática / Abstract: This work presents a mixed-integer second-order conic programming model as a new approach to the optimal control of the Volt / VAr problem in three-phase electric distribution systems. The main goal is to minimize the active energy losses by the best suited adjustment of the num- ber of switching by the on-load transformer tap changers, switchable capacitor banks, voltage regulators, the generation of the active and reactive power by distributed generators and the operation of remotely controlled switches. In order to calculate the optimal set of variables of each control device, the model considers two operating states, the normal state (state with the generators providing energy in the system) and the contingency state. The contingency state considers the disconnection of the generators caused by a disturbance in the system, which re- quires the disconnection of these sources of energy. The proposed problem is a very complex mixed integer nonlinear programming problem, so it is reformulated as another problem, pro- blem in which some expressions are linearized and other relaxed, resulting in a mathematical model of mixed-integer second-order conic programming. The optimal solution by the propo- sed model was found using commercial mixed integer linear programming solvers. The results show the efficiency and robustness of the mathematical formulation / Mestre

Orientador: Helmo Kelis Morales Paredes / Banca: Flavio Alessandro Serrao Gonçalves / Banca: Wesley Angelino de Souza / Resumo: Este trabalho de mestrado descreve uma estratégia de operação multifuncional e flexível aplicado a conversores trifásicos CC-CA (inversores) conectados à rede de distribuição de energia elétrica. A estratégia proposta é capaz de injetar potência ativa na rede e compensar correntes de distúrbios (reativos, desbalanço e harmônicos) simultaneamente. O maior objetivo desta operação flexível é de melhorar a Qualidade de Energia Elétrica em um ponto de acoplamento comum (PAC) permitindo a compensação total ou parcial destes distúrbios ou fatores que degradam a Qualidade de Energia Elétrica. O fator de potência é o principal fator de qualidade a ser observado e ele é calculado através da Teoria da Potência Conservativa - CPT. Entretanto, com base no fator de potência medido pelo lado da rede de distribuição e o fator de potência desejado, um coeficiente de compensação - k é calculado para o ajuste das correntes de compensação dos distúrbios que geram a potência não ativa. / Abstract: This paper depicts a multifunctional and flexible control strategy applied in three-phase inverters, which are connected to the distribution network. The proposed strategy is able to inject active power into the electrical grid and compensate current disturbances (reactive, harmonics and unbalance) simultaneously. The main goal of this flexible strategy is to improve the Power Quality at the point of common coupling (PCC) allowing full or partial compensation of disturbances. Power factor is the main quality index observed and it is calculated according to Conservative Power Theory - CPT. Therefore, based on the power factor measured in the grid side and the desired value for the power factor, a compensation coefficient - k is calculated continuously adjusting the amplitude of the compensation current. / Mestre