Routing in sensor networks is a challenging issue due to inherent constraints such as power, memory, and CPU processing capabilities. In this thesis, we assume an All to All communication mode in an N × N grid sensor network. We explore routing algorithms which load balance the network without compromising the shortest paths constrain. We analyzed the Servetto method and studied two routing strategies, namely Horizontal-Vertical routing and Zigzag routing. The problem is divided into two scenarios, one being the static case (without failed nodes), and the other being the dynamic case (with failed nodes). In static network case, we derived mathematical formulae representing the maximum and minimum loads on a sensor grid, when specific routing strategies are employed. We show improvement in performance in load balancing of the grid by using Horizontal-Vertical method instead of the existing Servetto method. In the dynamic network scenario, we compare the performance of routing strategies with respect to probability of failure of nodes in the grid network. We derived the formulae for the success-ratio, in specific strategies, when nodes fail with a probability of p in a predefined source-destination pair communication. We show that the Servetto method does not perform well in both scenarios. In addition, Hybrid strategy proposed does not perform well compared to the studied strategies. We support the derived formulae and the performance of the routing strategies with extensive simulations.

Orientador: Dilson Amâncio Alves / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Edmárcio Antonio Belati / Resumo: Este trabalho apresenta o método de Newton desacoplado para o fluxo de carga continuado. O método foi melhorado por uma técnica de parametrização geométrica possibilitando assim o traçado completo das curvas P-V, e o cálculo do ponto de máximo carregamento de sistemas elétricos de potência, sem os problemas de mau condicionamento. O objetivo é o de apresentar de forma didática os passos envolvidos no processo de melhoria do método de Newton Desacoplado a partir da observação das trajetórias de solução do fluxo de carga. A técnica de parametrização geométrica que consiste na adição de uma equação de reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis: tensão nodal de uma barra k qualquer e o fator de carregamento eliminam os problemas de singularidades das matrizes envolvidas no processo e ampliam o grupo das variáveis de tensão que podem ser usadas como parâmetro da continuação. Os resultados obtidos com a nova metodologia para o sistema teste do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras) e também para os sistemas reais de grande porte, o 638 barras do sistema Sul-Sudeste brasileiro e do sistema de 904 barras do sudoeste Americano, mostram que as características do método convencional são melhoradas na região do ponto de máximo carregamento e que a região de convergência ao redor da singularidade é sensivelmente aumentada. São apresentados vários testes com a finalidade de prover um completo entendimento do funcionamento do método proposto e também avaliar seu desempenho / Abstract: This work presents the decoupled Newton method for continuation power flow. The method was improved by using a geometric parameterization technique that allows the complete tracing of P-V curves, and the computation of maximum loading point of a power system, without ill-conditioning problems. The goal is to present in a clear and didactic way the steps involved in the development of the improved decoupled Newton method obtained from the observation of the geometrical behavior of power flow solutions. The geometric parameterization technique that consists of the addition of a line equation, which passes through a point in the plane determined by the bus voltage magnitude and loading factor variables, can eliminate the ill-conditioning problems of matrices used by the method and can enlarge the set of voltage variables that can be used as continuation parameter to P-V curve tracing. The method is applied to the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses) and two large real systems: the south-southeast Brazilian system (638 buses) and the 904-bus southwestern American system. The results show that the best characteristics of the conventional decoupled Newton's method are improved in the vicinity of the maximum loading point and therefore the region of convergence around it is enlarged. Several tests are presented with the purpose of providing a complete understanding of the behavior of the proposed method and also to evaluate its performance / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-23Bitstream added on 2014-06-13T19:48:55Z : No. of bitstreams: 1 magalhaes_em_me_ilha.pdf: 455261 bytes, checksum: c5f0181b55df616b30443981a524ebbc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta o método de Newton desacoplado para o fluxo de carga continuado. O método foi melhorado por uma técnica de parametrização geométrica possibilitando assim o traçado completo das curvas P-V, e o cálculo do ponto de máximo carregamento de sistemas elétricos de potência, sem os problemas de mau condicionamento. O objetivo é o de apresentar de forma didática os passos envolvidos no processo de melhoria do método de Newton Desacoplado a partir da observação das trajetórias de solução do fluxo de carga. A técnica de parametrização geométrica que consiste na adição de uma equação de reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis: tensão nodal de uma barra k qualquer e o fator de carregamento eliminam os problemas de singularidades das matrizes envolvidas no processo e ampliam o grupo das variáveis de tensão que podem ser usadas como parâmetro da continuação. Os resultados obtidos com a nova metodologia para o sistema teste do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras) e também para os sistemas reais de grande porte, o 638 barras do sistema Sul-Sudeste brasileiro e do sistema de 904 barras do sudoeste Americano, mostram que as características do método convencional são melhoradas na região do ponto de máximo carregamento e que a região de convergência ao redor da singularidade é sensivelmente aumentada. São apresentados vários testes com a finalidade de prover um completo entendimento do funcionamento do método proposto e também avaliar seu desempenho / This work presents the decoupled Newton method for continuation power flow. The method was improved by using a geometric parameterization technique that allows the complete tracing of P-V curves, and the computation of maximum loading point of a power system, without ill-conditioning problems. The goal is to present in a clear and didactic way the steps involved in the development of the improved decoupled Newton method obtained from the observation of the geometrical behavior of power flow solutions. The geometric parameterization technique that consists of the addition of a line equation, which passes through a point in the plane determined by the bus voltage magnitude and loading factor variables, can eliminate the ill-conditioning problems of matrices used by the method and can enlarge the set of voltage variables that can be used as continuation parameter to P-V curve tracing. The method is applied to the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses) and two large real systems: the south-southeast Brazilian system (638 buses) and the 904-bus southwestern American system. The results show that the best characteristics of the conventional decoupled Newton’s method are improved in the vicinity of the maximum loading point and therefore the region of convergence around it is enlarged. Several tests are presented with the purpose of providing a complete understanding of the behavior of the proposed method and also to evaluate its performance

Orientador: Edméa Cássia Baptista / Resumo: O problema de maximização da margem de carregamento operacional tem por finalidade determinar a maior demanda de carga em um sistema elétrico de potência que satisfaça todas as restrições operacionais do sistema e de equipamentos. Em linhas gerais, conhecer com precisão a máxima demanda de potência ativa e reativa suportada pelo sistema elétrico de potência para que o mesmo opere em condições satisfatórias é uma informação importante para a operação e planejamento do sistema. Muitos trabalhos, da literatura, formulam o problema de máximo carregamento através de um modelo de otimização contínuo, e mais recentemente, alguns trabalhos apresentam modelos que também passaram a levar em consideração o fator de potência da demanda das barras de carga. Neste trabalho propõe-se um modelo para o problema de máximo carregamento baseado no fator de potência de demanda ajustável e levando em consideração restrições de segurança. O problema de maximização da margem de carregamento operacional será formulado como um problema de programação não linear, não convexo de grande porte com variáveis contínuas e visa maximizar o somatório de potências ativas demandadas pelas barras de carga, respeitando um fator de potência mínimo pré-estabelecidos e restrições de segurança pós-contingência. Destaca-se que uma contribuição do trabalho é que o modelo encontre para o sistema um ponto de operação factível na presença de contingências pré-definidas, além disso, respeita os limites físicos e operacionai... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The problem of maximizing the operating load margin aims to determine the highest load demand in an electrical power system that satisfies all operational constraints of the system and equipment. In general, knowing precisely the maximum demand for active and reactive power supported by the electrical power system, in order that it operates in satisfactory conditions, is an important information for the operation and planning of the system. Many works in the literature formulate the problem of maximum loading through a continuous optimization model, and more recently, some works present models that also started to take into account the power factor of the load bars demand. This work proposes a model for the maximum load problem based on the adjustable demand power factor, taking into account security constraints. The problem of maximizing the operating load margin will be formulated as a non-linear, non-convex large programming problem with continuous variables and aims to maximize the sum of active powers demanded by the load bars, respecting an established minimum power factor and post-contingency security constraints. It is important to highlight that the model also ensures that the system finds a feasible operating point, even in the presence of predefined contingencies, besides; it respects the physical and operational limits provided for in the traditional Optimal Power Flow. The proposed model was tested for the IEEE 14, 30, 118 bus systems, simulated on the GAMS platf... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

This study provides an analysis of the benefits of adding solar PV and batteries to industries, both examing the grid-connected and off-grid cases.The electricity demand of 28 companies in Falkenberg, Sweden, whose industries require high voltages for electricity, were studied. We examined the extent to which these companies can depend on energy generated from photovoltaic cells and stored in batteries, as well as the impact of peak loads and the possibility of eliminating peaks when operating off-grid.The data for each of these cases were analyzed for companies to determine the energy that can be generated from photovoltaic cells on-site, and then take advantage of this energy directly and store the surplus in batteries to reduce dependence on the grid or reduce this dependence to a minimum, and study the role of the battery. We obtained interesting results and reliable systems during this study, as we noticed the effect of changing working hours in these companies in proportion to the times of energy production during the period of daily solar radiation.By studying the main load models in these companies and using the results and data analysis, it was noted that batteries can be a reliable solution, in which the energy generated from solar cells is used directly and the excess electricity is stored in the batteries later, and we noted the possibility of operating the entire system off-grid, which was found realistic if the company would have been located in Egypt. .