Orientador : Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 12/05/2016 / Inclui referências : f. 61-63 / Área de concentração: Sistemas eletrônicos / Resumo: A compreensão da dinâmica intr?nseca em um sistema de controle de rede sem fios (WNCS - Wireless Networked Control System) é relevante para o desenvolvimento e análise de estratégias de controle que proporcionem o funcionamento do sistema em condições adversas, como em casos onde ocorre uma alta taxa de perda de pacotes durante a comunicação. A perda de pacotes é uma das principais deficiências presentes na transmissão de dados sem fios, as quais afetam diretamente a qualidade do sistema de controle. Desse modo um modelo de perda de pacotes preciso é muito importante para o projeto e simulação de WNCS. Neste sentido o presente trabalho analisou o comportamento de um processo, em diferentes níveis de perda de pacotes utilizando o protocolo IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.15.4. Foram comparados dois modelos de perda de pacotes, a fim de verificar qual o modelo pode representar melhor esse comportamento em um WNCS. O comportamento real da transmissão foi obtido mediante comunicação entre dois n'os xbees modelo s1. Sobre as perdas reais foram ajustados dois modelos de perdas de pacotes, sendo estes os modelos de Bernoulli, modelo utilizado em softwares de simulação de WNCS/NCS, tal qual TRUETIME e o modelo de Gilbert-Elliot. As análises mostraram em que condições os modelos de perdas diferem na representação do comportamento real do WNCS. Ambos os modelos representaram bem baixas taxas de perdas, mas o modelo de Gilbert-Elliot mostrou ser uma melhor representação para taxas de perdas mais elevadas. Palavras-chave: Sistema de controle em rede, perda de pacote, modelo de Gilbert- Elliot, modelo de Bernoulli. / Abstract: The understanding of intrinsic dynamics of a wireless networked control system (WNCS) is relevant to the development and analysis of control strategies to enable the operation of the system under adverse conditions. Packet loss is one of the main deficiencies present in wireless data transmission. An accurate packet loss model is very important to WNCS design and simulation. We analyzed the behavior of a plant under different levels of packet loss using the IEEE 802.15.4 protocol. We compared two models of packet loss in order to check which model can better represent this behavior in a WNCS. The results demonstrate in which conditions the Gilbert-Elliot and Bernoulli models differ in the representation of packet loss for a WNCS. Gilbert model showed to be a better representation specially for higher loss ratios. Key words: WNCS, packet loss, Gilbert-Elliot model, Bernoulli model.

Resumo: Bancos de Capacitores automáticos são utilizados em redes de distribuição de maneira a compensar a energia reativa demanda pelas cargas de rede de distribuição de energia elétrica, reduzir perdas elétricas, melhorar perfil de tensão e reduzir custos operacionais e de manutenção. Considerando que as cargas estão sujeitas a variações ao longo do dia, a operação destes equipamentos, sem ajustes otimizados, pode não ser suficiente para prover a compensação reativa necessária. Para tanto, existem diversas metodologias propostas na literatura a fim de realizar o controle ótimo da operação dos bancos de capacitores em sistemas de distribuição. Estas metodologias podem ser divididas em três tipos: as que utilizam métodos clássicos de programação inteira-mista; inteligência artificial (IA) e técnicas matemáticas tradicionais ajustadas ao problema. Neste trabalho, o foco principal é implementar, comparar e aprimorar técnicas matemáticas tradicionais, pois elas apresentam bom desempenho computacional, o que é ideal para soluções em redes elétricas inteligentes que operam através de sistemas corretivos e que demandam soluções rápidas. Utilizando um Fluxo de Potência Ótimo Parametrizado com o objetivo de promover a manutenção nos níveis aceitáveis de tensão, três abordagens diferentes foram avaliadas: inclusão de função penalidade; inclusão de função sigmoidal e ajustes heurísticos. A validação destas metodologias foi realizada comparando-se os resultados obtidos através de uma busca exaustiva num sistema de 70 barras, com curvas de carga parametrizadas. Os resultados obtidos foram bastante consistentes para os vários casos testados e mostram alternativas rápidas e eficientes para o controle de reativo no sistema elétrico.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-10-28Bitstream added on 2014-06-13T20:29:03Z : No. of bitstreams: 1 somocurcioholguin_ea_me_ilha.pdf: 609436 bytes, checksum: 73290d679ee84a0922e3e6c4371c41b9 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O ambiente competitivo motivado pela liberalização da indústria de fornecimento de energia elétrica muitas vezes conduz à ocorrência de sobrecargas no sistema de transmissão, afetando a segurança e a economia durante a operação dos sistemas de potência. Um novo procedimento para aliviar sobrecargas, proposto na literatura, é o redespacho de reativos. Por outro lado, a conexão de geradores distribuídos nos sistemas de transmissão, equipados com sofisticados controles para o fornecimento de potência reativa, cria a possibilidade de contar com novas fontes de potência reativa nos sistemas elétricos de potência. Neste trabalho, avaliou-se a aplicação do redespacho de reativos como procedimento para o alívio de sobrecargas, considerando a utilização da capacidade de fornecimento de suporte de reativos por parte das unidades de geração distribuída conectadas nas redes de transmissão. Para verificar o potencial que a geração distribuída teria no alívio de sobrecargas foram utilizados modelos de sensibilidade e de programação linear, um algoritmo de fluxo de potência AC convencional com controles de tensão e conceitos de solução da teoria de jogos cooperativos. Simulações, desenvolvidas para estudar os aspectos técnicos e econômicos da utilização destas tecnologias na resolução de sobrecargas, foram efetuadas em cenários que consideraram a inserção de geração distribuída e ocorrências de sobrecargas no sistema teste de 118 barras do IEEE. Os resultados permitem verificar que os suportes reativos fornecidos por geradores distribuídos podem ser empregados tanto no alívio quanto na eliminação de sobrecargas, especialmente quando existe falta de equipamentos com capacidade para controlar o fornecimento de potência reativa nos sistemas de potência / The competitive environment defined by the liberalization of the electricity industry sometimes causes overloads on the transmission system, affecting the safety and economy during the operation of power systems. A procedure proposed in the literature for solving this problem is the reactive redispatch. On the other hand the connection of distributed generators equipped with sophisticated controls for the supply of reactive power creates power in electric the possibility power systems.This of having new work sources evaluated the of reactive application of reactive redispatch as a procedure to overloads relief, considering the capacity of distributed generation units connected in transmission networks to provide reactive power suport. To verify the potential of distributed generation to overloads relief a sensitivity model, linear programming, a power flow algorithm and solution concepts of cooperative game theory were used. The simulations developed to study the technical and economic aspects of using these technologies, in overloads relief were carried out in scenarios that consider the connection of distributed generation and the occurrences of overloads in the IEEE 118 test bus system. Results showed that the reactive support provided by distributed generators can be employed both in relief and in the elimination of overload, especially when there is lack of equipment for the control of reactive power in power systems

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1996-12Bitstream added on 2014-06-13T20:12:56Z : No. of bitstreams: 1 balarim_cr_me_botfca.pdf: 651534 bytes, checksum: c4b51b3ad799882cda4bdf60e8ff4fe0 (MD5) / O presente trabalho apresenta método para a avaliação do custo de implantação de micro centrais hidrelétricas apropriadas para comunidades pequenas e isoladas. Tais centrais caracterizam-se por requerer projetos de concepção simples, por usar intensivamente a mão de obra e as indústrias da região e por apresentar custos de projeto e de implantação compatíveis com as finalidades da obra. Tendo em vista tais fatos, foi elaborado projeto-padrão para centrais com potência de 5, 10, 15, 20, 30, 50, 75 e 100 Kw e quedas de água variando de 5 a 60 metros. Os resultados obtidos fornecem elementos que permitem a análise rápida de um projeto para implantação de uma micro central hidrelétrica, com a definição do valor do investimento através de gráfico queda x potência x custo. / This dissertation presents a cost evaluation method for hydroelectric power plants with suitable technology for small isolated communities. These projects should be done with a simple technical planning approach since the construction is usually done with local labor and industrial support. The project and construction costs should be appropriate to the dimensions of the plant and the sistem to be supplied. The research was done for a standard typical project with installed capacities varying from 5 to 100 kW and heads from 5 to 60 meters. These results can be used for preliminary studies of the feasibility of a given site. Costs are presented with the use of “cost x head x capacity” curves.

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Orientadora : Profa. Dra. Neida Maria Patias Volpi / Coorientadora : Dra. Ana Paula Oening / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 24/02/2017 / Inclui referências : p.94-96 / Resumo: O Decreto 5.163/2004 impõe às distribuidoras a contratação de 100% do seu mercado de energia e, no caso de descumprimento dessa regra, as mesmas são sujeitas a perdas financeiras decorrentes da exposição ao Mercado de Curto Prazo (MCP). Para que haja atendimento a essa obrigação, cada distribuidora deve adquirir energia por meio de leilões, sendo os mais comuns: Ajuste, A-1, A-3 e A-5, que possuem tempo de início de suprimento e duração de contratos diferenciados. Também, cada leilão possui limites de compra e de repasse 'a tarifa de energia, sendo que cada categoria de leilão negocia mais de um tipo de produto, com durações de contratos diferenciadas, o que acaba dificultando o planejamento estratégico de compra. Ainda, as distribuidoras precisam, a cada ano, discretizar suas cargas mensalmente, sendo esse processo denominado por sazonalização. Tal processo precisa ser bem executado, de forma que essa discretização mensal fique o mais próximo da curva de demanda para cada mês, visto que uma diferença positiva ou negativa entre a carga alocada mensalmente e a demanda realizada pode acarretar prejuízos financeiros para a distribuidora. Assim, para o desenvolvimento deste trabalho foi proposto um modelo de otimização linear que considerou uma estratégia de contratação com menor custo possível, considerando as diversas categorias de leilões, suas restrições e limitações de repasse de custos, tanto para um horizonte de curto como de longo prazo. No curto prazo considerou-se a contabilização de energia no MCP como mensal, englobandose à contratação o processo de sazonalização, já no longo prazo considerou-se a contabilização de energia em base anual. A partir desse modelo, foram realizados estudos de caso para o horizonte de 2010 a 2015, tomando valores reais praticados no mercado de energia, bem como as informações dos leilões ocorridos e seus produtos. Os resultados mostraram-se promissores, visto que o modelo devolve uma solução de menor custo, utilizando a sazonalização da carga. Foram realizadas comparações entre o modelo proposto e o que realiza a sazonalização somente após a decisão de compras e, para diferentes cenários de Preço de Liquidação das Diferenças (PLD), o modelo proposto se mostrou superior. Por fim, foi realizada uma análise sensibilidade para quantificar os riscos financeiros que a distribuidora está sujeita ao prever sua demanda erroneamente. Palavras-chave: Leilões de energia. Sazonalização. Contratação de energia elétrica. Otimização. / Abstract: The Brazilian decree 5.163/2004 impose on electricity distribution companies to contract energy for one hundred percent of their energy markets. In case of noncompliance, they are subject to financial losses due to Shorth Term Market (MCP) exposure. In order to meet this obligation, each distributor must acquire energy through auctions, the most commons known as Adjust, A-1, A-3 and A-5. Every auction has distinct supply schedules and contracts duration, as well as purchase and tariff onlending limits. Moreover, each auction category trades more than one type of product, with differentiated contracts durations, which hinders the companies' strategic purchases planning. In addition, distributors must, each year, discretize their loads monthly, which is called seasonally. This process needs to be well executed, so that this monthly discretization is closer to the demand curve for each month, since a positive or negative difference between the monthly allocated load and the demand realized can cause financial losses to the distributor. Thus, for the development of this work, a linear optimization model was proposed that considered, a contracting strategy with the lowest possible cost was defined, considering the various categories of auctions, their constraints and cost onlending limitations, both for short-term and long-term horizons. In the short term, monthly energy power accounting was considered at the MCP, including the process of contracting, and the seasonalization. On the other hand, in the long term a yearly energy accounting was considered. The present work did not have the purpose of treating the very short term, where modulation of contracts takes place. From this model, case studies were carried out, for the horizon from 2010 to 2015. Real values practiced in the energy market were applied, as well as the information of the auctions and its products. The results were promising, since the model returned a lower cost solution even using the load seasonalization strategy. Comparisons were made between the proposed model and an alternative that performs the seasonalization only after the purchase decision. For different Settlement Price of Differences (PLD) scenarios the proposed model showed superior. Finally, a sensitivity analysis was performed to quantify the financial risks that the distributor is subject to when applying a wrong forecast of its energy needs. Key-words: Electric power auctions. Seasonalization. Electric power contracting. Optimization.

Resumo: No atual mercado brasileiro de energia elétrica existe a possibilidade de escolha do fornecedor de energia pelos consumidores livres, bem como regras e regulamentações a serem seguidas pelos agentes do setor. Os ambientes de mercado em vigor estão divididos em cativo e livre e permitem contratações diferenciadas, com a possibilidade de que os consumidores possam optar por um ambiente mais competitivo na busca por benefícios estratégicos e econômico-financeiros. Esse estudo tem como foco o consumidor potencialmente livre e busca esclarecer o funcionamento e as opções desses ambientes de mercado. Nesse sentido, foi escolhida a técnica de Dinâmica de Sistemas para o estudo das relações entre as principais variáveis que impactam nessa contratação e para uma modelagem ampla da comercialização de energia. São mostradas as regras, os possíveis riscos econômicos, suas opções no mercado, funcionalidades da operação e benefícios sob a ótica desse potencial consumidor. A técnica proposta é composta por um modelo estruturado do problema de comercialização de energia, que visa orientar as decisões de investimento por parte do consumidor com uma avaliação ampla do mercado energético. A ferramenta computacional desenvolvida permite ao consumidor avaliar a decisão econômica sobre sua migração entre os ambientes de mercado. Os resultados obtidos, com simulações e testes, permitem não apenas validar a modelagem proposta, mas também comprovam os benefícios dessas avaliações sistêmicas como estratégia de contratação no mercado atual.

Made available in DSpace on 2015-06-30T02:06:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000471296-Texto+Completo-0.pdf: 2108698 bytes, checksum: 3b45f65685531967cfcb1b4458fc269a (MD5) Previous issue date: 2015 / Multiprocessor System-on-Chip (MPSoC) based on Network-on-Chip (NoC) incorporates a lot of Processing Elements (PEs) in order to perform applications with high degree of parallelism/concurrence. These applications consist of several communicating tasks that are dynamically mapped into the PEs of the target architecture. When the number of application tasks grows, the complexity of mapping also grows, possibly reducing the effectiveness and/or efficiency of the solution. An approach for the mapping optimization is the introduction of a previous step called partitioning, which allows to organize the tasks interaction through an efficient grouping, reducing the number of mapping alternatives. This paper proposes the Partition Reduce (PR) algorithm, which is a task partitioning approach inspired on MapReduce algorithm, where tasks are partitioned by a deterministic iterative clustering. The PR was analyzed according to its effectiveness and efficiency to minimize the energy consumption caused by the communication in the target architecture and to balance the processing load on the PEs. Experimental results, containing a wide range of complex tasks, show that PR is more effective in generating partitions with low power consumption and efficient load balancing at any level of tasks complexity, when compared with the simulated annealing (SA) algorithm. Moreover, the results show that the algorithm is efficient only for medium or high complexity applications. / Sistema multiprocessado intrachip, em inglês Multiprocessor System-on-Chip (MPSoC), com comunicação baseada em rede intrachip, em inglês Network-on-Chip (NoC), integra grande quantidade de Elementos de Processamento (PEs) com o objetivo de executar aplicações com alto grau de paralelismo/concorrência. Estas aplicações são compostas por diversas tarefas comunicantes, que são mapeadas dinamicamente nos PEs da arquitetura alvo. Quando cresce o número de tarefas da aplicação, a complexidade do mapeamento também cresce, podendo reduzir a eficácia e/ou a eficiência da solução encontrada. Uma abordagem para otimizar o mapeamento é a introdução de uma etapa anterior denominada particionamento, que permite organizar a interação das tarefas através de um agrupamento eficiente, reduzindo o número de alternativas do mapeamento. Esta dissertação propõe o algoritmo Partition Reduce (PR), que é uma abordagem de particionamento de tarefas baseada no algoritmo MapReduce, onde as tarefas são particionadas através de um agrupamento iterativo determinístico. O PR foi analisado quanto a sua eficácia e eficiência para minimizar o consumo de energia causada pela comunicação na arquitetura alvo e para balancear a carga de processamento nos PEs. Resultados experimentais, contendo um conjunto variado de complexidade de tarefas, demonstram que o PR é mais eficiente na geração de partições com baixo consumo de energia e com um balanceamento de carga eficiente para qualquer nível de complexidade de tarefas, quando comparado com o Simulated Annealing (SA). Por outro lado, os resultados mostram que o algoritmo é eficaz apenas para aplicações de média e alta complexidade.

Made available in DSpace on 2015-11-13T01:05:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000476054-Texto+Completo-0.pdf: 3324667 bytes, checksum: 9b5561f04ee14590ab8784667acd8130 (MD5) Previous issue date: 2015 / Advances in CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) allowed the miniaturization of electronic components which, in turn, caused a number of benefits, such as increased density and operating frequency of integrated circuits (ICs). However, despite the benefits, the transistors size reduction generated several challenges to IC design. Among them we can mention the aging of ICs due to of Negative Bias Temperature Instability (NBTI) phenomenon. This phenomenon degrades PMOS transistors when they are exposed to high temperatures, fundamentally associated with the ICs workload. In this context, this thesis proposes a hardware-based methodology able to monitor levels of aging over the IC life time, as well as able to minimize these effects by the IC supply voltage adjustment. In other words, the proposed methodology aims to increase the robustness of ICs used in critical applications. / Avanços na tecnologia CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) permitiram a miniaturização de componentes eletrônicos o que, por sua vez, trouxe consigo uma série de benefícios, tais como o aumento na densidade e na frequência de operação de Circuitos Integrados (CIs). Entretanto, apesar dos benefícios, a redução no tamanho dos transistores gerou uma série de desafios ao projeto de CIs. Dentre eles pode-se citar o envelhecimento dos CIs devido ao fenômeno do Negative Bias Temperature Instability (NBTI). Esse fenômeno degrada os transistores do tipo PMOS quando os mesmos são submetidos à elevadas temperaturas associadas fundamentalmente à funcionalidade dos CIs. Neste contexto, este trabalho propõe uma metodologia baseada em hardware capaz de monitorar níveis de envelhecimento ao longo da vida útil do CI, bem como uma forma de minimizar esses efeitos através do ajuste da tensão de alimentação CI. Em outras palavras a metodologia proposta visa aumentar a robustez de CIs utilizados em aplicações consideradas críticas.

Made available in DSpace on 2016-02-05T01:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000477172-Texto+Completo-0.pdf: 10477924 bytes, checksum: 092f88ba6468650374664bacdbcdb4df (MD5) Previous issue date: 2013 / Solving Systems of Linear Equations is important in several domains. In many cases, it is necessary to employ verified computing to achieve reliable results. With the support of High Performance Computing (HPC), solve efficiently huge linear systems with Verified Computing has become possible. Recently, HPC researchers have started to investigate solutions focused not only in performance but also in energy efficiency as well. In this context, the main goal of this work is to propose the use of DVFS (Dynamic Voltage and Frequency Scaling) technique to change the CPU frequency during the execution of a solver that employs Verified Computing. Furthermore, this works intends to present a case study aiming at verifying if the use of DVFS can provide a reduction on energy consumption without perfomance and accuracy being compromised. Initially, a study about the FastPILSS solver was carried out to evaluate its accuracy, performance and energy consumption over several different input matrices. After that, we observed that the use of DVFS does not affect accuracy. Analysing the results, no reduction in energy consumption using the powersave governor was observed if compared to the energy consumption using the performance governor. This occurs due to the significant increase in execution time. When the frequency was changed in isolated steps of the solver algorithm, it was possible to reduce up to 3,29% the energy consumption for dense matrices during the approximate inverse calculation. / A resolução de Sistemas de Equações Lineares Algébricas (SELAs) é importante em diversos domínios do conhecimento. Em muitos casos, o uso de Computação Verificada é necessário para garantir que os resultados sejam confiáveis. Com o auxílio da Computação de Alto Desempenho, a resolução mais eficiente de SELAs de grande porte com o uso da Computação Verificada tornou-se possível. Atualmente, a área de Alto Desempenho tem buscado soluções que considerem, além do desempenho, a eficiência energética. Nesse sentido, o objetivo do trabalho é utilizar a técnica DVFS (Dynamic Voltage and Frequency Scaling) para modificar a frequência do processador na execução de um solver de SELAs de Alto Desempenho com verificação do resultado. Além disso, realizar um estudo de caso que permita avaliar se o uso de DVFS reduz o consumo de energia, bem como avaliar de que maneira o desempenho e a exatidão podem ser comprometidos. Inicialmente, foi realizado um estudo de caso sobre o solver FastPILSS, analisando exatidão, desempenho e consumo de energia. Depois disso, verificou-se que a utilização de DVFS não afetou a exatidão. Com a análise dos resultados, observou-se que não houve redução do consumo de energia ao utilizar o governador em powersave se comparado ao consumo de energia com o governador em performance. Esse comportamento pode ser atribuído ao significativo aumento no tempo de execução. Ao realizar a alteração de frequência em pontos isolados no algoritmo do solver, observou-se que tendo como entrada matrizes do tipo densas durante a realização do cálculo da inversa aproximada, obtém-se redução de no máximo 3,29% no consumo de energia.