The growth of electricity markets around the world has introduced new challenges in which one of the challenges is the uncertainty that has become a structural element in this new environment. Market players have to deal with it to guarantee the appropriate power system planning and operation as well as its own economical liquidity. Under an open access environment in a deregulated power system, transmission management holds a vital role in supporting transactions between suppliers and customers. Nevertheless, a transmission network has some constraints that should be addressed in order to ensure sufficient control to maintain the security level of a power system while maximizing market efficiency. The most obvious drawback of transmission constraints is a congestion problem that becomes an obstacle of perfect competition among the market participants since it can influence spot market pricing. The system becomes congested when the supplier and customer agree to produce and consume a particular amount of electric power, but this can cause the transmission network to exceed its thermal limits. Congestion can cause the market players to exercise market power that can result in price volatility beyond the marginal costs. Thus, it is important to manage congestion efficiently in the design of a power market. One mechanism that has direct correlation with transmission management is market clearing price (MCP). Under an open access environment, energy prices throughout the network will be different and measured based on transmission constraint and network losses. When network losses are ignored and there is no congestion on the transmission lines, the power price will be the same at all nodes. This is known as uniform marginal pricing (UMP). However, as the power flow violates transmission constraints, redispatching generating units is required and this will cause the price at every node to vary. This phenomenon is defined as locational marginal pricing (LMP). Therefore, the market clearing price has a strong relationship with transmission management, which is needed to be assessed in order to obtain an efficient and transparent price but satisfying all market participants. This project investigates an alternative solution to the dispatch mechanism, and then formulates a new Locational Marginal Price scheme using optimization technique that may well control congestion as the main issue. The model will vary and be improved, to be distilled into energy price, congestion revenue, cost of losses, as well as transmission usage tariff. The objective of the project is to support developing standard market design (SMD) in managing transmission systems which promotes economic efficiency, lowers delivered energy costs, maintains power system reliability and mitigates exercising market power.

[pt] A sub-divisão de um veículo em módulos é muito útil quando se quer estudar o comportamento dinâmico de um determinado subsistema e sua influência nos demais componentes. Em alguns casos, devido ao tipo de tratamento empregado para descrever os elementos, não se consegue perceber de que modo as variáveis inerentes a um subsistema interagem com as demais, e, por conseguinte, os subsistemas entre si. A abordagem modular baseada no fluxo de potência permite uma melhor identificação das relações de causa e efeito entre subsistemas, uma vez que se pode definir, de forma clara e consistente, quem são as variáveis de entrada e de saída de cada componente ou módulo, e, conseqüentemente, seus acoplamentos. Neste tipo de tratamento, aplicado aos sistemas mecânicos, uma vez estabelecida a cinemática de um subsistema, podese obter as relações entre os esforços que seus componentes produzem uns sobre os outros, a partir da caracterização da potência transmitida através dos seus diversos elementos. Este trabalho apresenta um procedimento semi-analítico de equacionamento modular aplicado à modelagem e integração dos sistemas de suspensão e direção de veículos terrestres, no qual as variáveis de entrada e saída indicam o fluxo de potência entre os elementos de todo o sistema. Tal abordagem tem como base a técnica dos Grafos de Ligação, empregada em sistemas multidomínio em geral, e usa alguns conceitos da metodologia dos Transformadores Cinemáticos, normalmente aplicada aos sistemas multicorpos. A partir da definição da geometria dos mecanismos em questão, encontram-se as matrizes que representam os vínculos cinemáticos entre seus elementos, das quais o funcionamento dos sistemas integrados pode ser simulado e analisado, e informações necessárias aos seus projetos determinadas. As equações (malhas) algébricas que existem em mecanismos com estrutura cinemática fechada são analiticamente resolvidas, evitando deste modo modelos matemáticos com equações diferenciais e algébricas simultâneas. Das relações cinemáticas, o modelo dinâmico (matrizes de inércia, rigidez e amortecimento, etc) é obtido, e novamente informações essenciais à análise e síntese dos sistemas podem ser determinadas. O comportamento no tempo desses modelos pode ser encontrado por um método de integração de equações diferenciais qualquer. Adota-se o Simulink/MatLab® para representar o modelo assim desenvolvido em diagrama de blocos, e conseqüentemente simulá-lo. Através deste tratamento, cada bloco da implementaçao em Simulink/MatLab® contém o correspondente modelo analítico de um único módulo, cujo estabelecimento depende das características dinâmicas do sistema que se deseja analisar. A vantagem de adotar tal representação, baseada no fluxo de potência, consiste no fato de que um módulo pode ser substituído por outro, descritivo de um elemento ou subsistema com a mesma função, porém com configuração física distinta, e, conseqüentemente, modelo matemático específico, sem qualquer alteração nos demais componentes do sistema. Este procedimento está sendo adotado para modelagem dos diversos sistemas veiculares, como os de suspensão, direção, transmissão e freios, e também os pneus, inseridos em um chassi, incluindo os graus de liberdade desejados do veículo, todos descritos de forma modular semi- analítica através da mesma abordagem, empregando a técnica de modelagem mais apropriada para representá-los. / [en] The sub-division of a vehicle in modules is very useful when we want to study the dynamical behavior of a certain sub-system and its influence in other components. In some cases, due to the type of treatment employed to describe the dynamic behavior of the elements, we don`t get to notice the way that inherent variables in a sub-system interacts with the others, and, consequently, the subsystems amongst themselves. The modular approach based on the power flow allows a better identification of the causal relationships among sub-systems, once it can define, in clear and consistent way, what are the input and output variables of each component or module, and, consequently, their couplings. In this type of treatment applied to the mechanical systems, once established the kinematics of a sub-system, it can be obtained the relationships among the efforts that their components produce on the other ones, from the characterization of the power transmitted through their several elements. This paper presents a semi-analytical procedure of modular modeling applied to the suspension and steering systems of a ground vehicle, in which the input and output variables indicate the power flow among the elements of the whole system. Such approach has as base the Bond Graphs technique, used in multidomain systems in general, and uses some concepts of the Kinematic Transformers methodology, usually applied to the multibody systems. From the mechanisms geometry, the matrices that represent the kinematics links between its elements are found, the operation of the integrated systems can be simulated and analyzed, and information about its design can be obtained. The algebraic loops (equations) inherent to mechanisms with closed kinematic structure are solved analytically, and there is not a mathematical model with simultaneous algebraic and differential equations. From the kinematic relations, the dynamic model (inertial, stiffness and damping matrices) is obtained, and again essential information to the systems analysis and synthesis can be determined. The models time behavior can be found by any differential equations integration method. The Simulink/Matlab is adopted to represent the model developed by block diagrams, and consequently to simulate it. Through this treatment, each block in the Simulink/Matlab implementation contains the correspondent analytical model of a single module, whose establishment depends on the dynamic characteristics of the system to be analyzed. The advantage of adopting such representation, based on the power flow, consists in the fact that a module can be substituted for other, descriptive of an element or sub-system with the same function, however with different physical configuration, and, consequently, specific mathematical model, without any alteration in the other components of the system. This procedure is being adopted for modeling all vehicular systems, like the suspension, steering, transmission and brakes systems, and also the tires, inserted in the chassis, including the desired degrees of freedom of the vehicle, all described in a semi- analytical modular way by the same approach, using the most appropriate modeling technique to represent them.

[pt] Mecanismos são essencialmente (mas não exclusivamente) compostos por vários corpos rígidos que possuem movimento relativo entre si. Cada corpo rígido está ligado através de uma junta a um ou mais corpos, sendo a sequência de corpos conectados chamada de cadeia cinemática. Cadeias cinemáticas abertas (ou em série) não têm restrições sobre uma de suas extremidades, já cadeias fechadas (ou paralelas) têm restrições em ambas as extremidades. O foco neste trabalho será dado no estudo de mecanismos com cadeias cinemáticas fechadas ou mecanismos paralelos. Assim, este trabalho apresenta a determinação da solução analítica do modelo dinâmico de um mecanismo paralelo plano com três graus de liberdade através da caracterização do fluxo de potência entre os seus componentes. A partir das relações geométricas associadas ao deslocamento dos seus graus de liberdade, as relações cinemáticas associadas às suas velocidades são determinadas. Considerando o fluxo de potência entre os graus de liberdade, e também entre estes e os elementos de atuação (atuadores lineares elétricos), as relações de equilíbrio das forças e torques são obtidas. Levando em consideração os efeitos inerciais dos componentes do sistema, a rigidez e efeitos de amortecimento, as equações de movimento ou as equações de estado são analiticamente determinadas e representadas em qualquer sistema de referência, local ou global. Além disso, as relações entre a cinemática inversa e a dinâmica direta são apresentadas. Esta abordagem adota os mesmos fundamentos, conceitos e elementos da técnica dos grafos de ligação, com a sua notação simbólica e representação gráfica. A metodologia proposta é generalizada e aplicável em qualquer tipo de mecanismo (aberto ou fechado, plano ou espacial). O modelo cinemático inverso do mecanismo de cadeia fechada, que tem uma solução fácil quando comparado com o modelo direto, pode ser desenvolvido por qualquer metodologia conhecida. Neste trabalho, a técnica da cadeia vetorial é usada para determinar o modelo geométrico inverso, e com a sua derivação, as relações cinemáticas são obtidas, e, portanto, a matriz Jacobiana inversa. Desse modo, é construída a estrutura em grafos de ligação da cinemática inversa e, a partir das relações de causa e efeito, encontra-se o modelo dinâmico direto do mecanismo. Assim, esta metodologia (grafos de ligação ou fluxo de potência) é mais eficiente e segura para determinar os modelos dinâmicos analíticos (fechados) de mecanismos paralelos. Um conjunto de simulações foi realizado para validar esta abordagem, usando os dados reais (geometria, inércia, amortecimento, forças de atuação, etc.) a partir de um mecanismo plano projetado e construído especialmente para a finalidade de comparar os resultados simulados e experimentais. Uma estratégia de controle de malha fechada usando a cinemática inversa e os modelos dinâmicos diretos é proposta. Finalmente, testes experimentais validam esta estratégia. As equações analíticas levam a um processo de simulação e controle em tempo real mais eficientes destes sistemas. / [en] Mechanisms are essentially (but not exclusively) made up of multiple rigid bodies that have relative motion between themselves. Each rigid body is connected through a joint to one or more bodies, wherein the sequence of connected bodies is called kinematic chain. Open (or serial) kinematic chains have no restrictions on one of their ends, as closed (or parallel) chains have restrictions on both ends. The focus in this work will be given on the study of mechanisms with closed kinematic chains or parallel mechanisms. Thus, this work presents the analytical form determination of the dynamic model of a parallel planar mechanism with three degrees of freedom through the characterization of the power flow between its components. From the geometrical relations associated to the displacement of their degrees of freedom, the kinematic relations associated to their speeds are determined. Considering the power flow between the degrees of freedom, and also between these and the actuating elements (linear electric actuators) the equilibrium relations of the forces and torques are obtained. Accounting for inertial effects of system components, the stiffness and damping effects, the equations of motion or the state equations are analytically determined and represented in any reference frame, local or global. Besides, the relation between the inverse kinematics and the direct dynamics is presented. This approach adopts the same fundamentals, concepts and elements of the Bond Graph Technique, with its symbolic notation and graphical representation. The proposed methodology is generalized and applicable in any type of mechanism (open or closed, planar or spatial). The inverse kinematic model of the closed chain mechanism, which has easy solution when compared to the direct model, can be developed by any known methodology. In this work, the vector loop technique is used to determine the inverse geometric model, and with its derivation, the kinematic relations are obtained, and therefore the inverse Jacobian matrix. Thereby, the inverse kinematics bond graph is built and, from the cause and effect relations, the direct dynamic model of the mechanism is found. Thus, this methodology (bond graphs or power flow) is more efficient and secure to achieve the dynamic analytical (closed) models of parallel mechanisms. A set of simulations are performed to validate this approach, using the real data (geometry, inertia, damping, actuators forces, etc.) from a planar mechanism designed and built especially for the purpose to compare the simulated and experimental results. A closed-loop control strategy using the inverse kinematic and the direct dynamic models is proposed. Finally, experimental tests validate this strategy. The analytical equations lead to a more efficient simulation process and real-time control of these systems.

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Resumo: Este trabalho apresenta o Novel Bat Algorithm com uma nova técnica para realizar o ajuste coordenado dos parâmetros de controladores suplementares de amortecimento (Estabilizadores de Sistemas de Potência e do conjunto Generalized Unified Power Flow Controller – Power Oscillation Damping) em sistemas elétricos de potência multimáquinas. O objetivo principal é inserir amortecimento adicional aos modos oscilatórios de baixa frequência e, consequentemente, garantir a estabilidade do sistema elétrico frente a pequenas perturbações. Para representar o sistema elétrico de potência será utilizado o Modelo de Sensibilidade de Potência. Desse modo, todos os seus dispositivos e componentes foram modelados por injeções de potência. Análises estáticas e dinâmicas foram realizadas em dois sistemas teste, sendo: o Sistema Simétrico de Duas Áreas e o Sistema New England. A eficiência do dispositivo FACTS Generalized Unified Power Flow Controller atuando em conjunto com uma estrutura de controle baseada em controladores Proporcional – Integral foi criteriosamente avaliada para o controle de fluxos de potências ativa e reativa, para a melhoria do perfil de tensão do sistema elétrico e na redução das perdas no sistema de transmissão. O desempenho do Novel Bat Algorithm, no que concerne ao ajuste dos parâmetros dos controladores, foi comparado a outros quatro algoritmos bio-inspirados bastante difundidos na literatura: Particle Swarm Optimization, Bacterial Foragim Optimization, Bat Algorithm e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents the Novel Bat Algorithm as a new technique for the to perform the coordinated tuning of the parameters of the supplementary damping controllers (Power Systems Stabilizers and Generalized Unified Power Flow Controller - Power Oscillation Damping) in multi-machine electric power systems. The main objective is to insert damping to low-frequency oscillations and thus ensure the stability of the electrical system against minor disturbances. The Power Sensitivity Model is used to represent the system. Thus, all devices and their components are modeled by power injection. Static and dynamic analyzes were performed in the two systems: the two-areas symmetric, and the New England. The performance of the proposed methodology (Novel Bat Algorithm), for tuning of the parameters of the controllers was compared to four other algorithms, presented in the literature: The Particle Swarm Optimization method, Bacterial Foraging Optimization method, Bat Algorithm method and a Genetic Algorithm with elitism. The results demonstrated that the Novel Bat Algorithm was more effective than the other techniques presented, generating robust solutions when variations on the scenarios of loads were considered, and therefore accredited it as a tool in the analysis of the study of small-signal stability. / Doutor

Submitted by Ednei Luiz Miotto (edneimiotto@utfpr.edu.br) on 2018-11-05T12:58:43Z No. of bitstreams: 1 TESE EDNEI LUIZ MIOTTO.pdf: 5057627 bytes, checksum: 74b7d6f2bd477e7e02941873ca291fa3 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-11-08T19:07:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 miotto_el_dr_ilha.pdf: 5057627 bytes, checksum: 74b7d6f2bd477e7e02941873ca291fa3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-08T19:07:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 miotto_el_dr_ilha.pdf: 5057627 bytes, checksum: 74b7d6f2bd477e7e02941873ca291fa3 (MD5) Previous issue date: 2018-10-18 / Este trabalho apresenta o Novel Bat Algorithm com uma nova técnica para realizar o ajuste coordenado dos parâmetros de controladores suplementares de amortecimento (Estabilizadores de Sistemas de Potência e do conjunto Generalized Unified Power Flow Controller – Power Oscillation Damping) em sistemas elétricos de potência multimáquinas. O objetivo principal é inserir amortecimento adicional aos modos oscilatórios de baixa frequência e, consequentemente, garantir a estabilidade do sistema elétrico frente a pequenas perturbações. Para representar o sistema elétrico de potência será utilizado o Modelo de Sensibilidade de Potência. Desse modo, todos os seus dispositivos e componentes foram modelados por injeções de potência. Análises estáticas e dinâmicas foram realizadas em dois sistemas teste, sendo: o Sistema Simétrico de Duas Áreas e o Sistema New England. A eficiência do dispositivo FACTS Generalized Unified Power Flow Controller atuando em conjunto com uma estrutura de controle baseada em controladores Proporcional – Integral foi criteriosamente avaliada para o controle de fluxos de potências ativa e reativa, para a melhoria do perfil de tensão do sistema elétrico e na redução das perdas no sistema de transmissão. O desempenho do Novel Bat Algorithm, no que concerne ao ajuste dos parâmetros dos controladores, foi comparado a outros quatro algoritmos bio-inspirados bastante difundidos na literatura: Particle Swarm Optimization, Bacterial Foragim Optimization, Bat Algorithm e o Algoritmo Genético com Elitismo. Os resultados demonstraram que o Novel Bat Algorithm foi mais eficiente que as demais técnicas avaliadas, obtendo soluções com amortecimento satisfatório, mesmo quando variações nos cenários de carregamento do sistema são consideradas, sendo, portanto, credenciado como ferramenta promissora para a análise da estabilidade a pequenas perturbações em sistemas elétricos de potência multimáquinas. / This work presents the Novel Bat Algorithm as a new technique for the to perform the coordinated tuning of the parameters of the supplementary damping controllers (Power Systems Stabilizers and Generalized Unified Power Flow Controller - Power Oscillation Damping) in multi-machine electric power systems. The main objective is to insert damping to low-frequency oscillations and thus ensure the stability of the electrical system against minor disturbances. The Power Sensitivity Model is used to represent the system. Thus, all devices and their components are modeled by power injection. Static and dynamic analyzes were performed in the two systems: the two-areas symmetric, and the New England. The performance of the proposed methodology (Novel Bat Algorithm), for tuning of the parameters of the controllers was compared to four other algorithms, presented in the literature: The Particle Swarm Optimization method, Bacterial Foraging Optimization method, Bat Algorithm method and a Genetic Algorithm with elitism. The results demonstrated that the Novel Bat Algorithm was more effective than the other techniques presented, generating robust solutions when variations on the scenarios of loads were considered, and therefore accredited it as a tool in the analysis of the study of small-signal stability.

[pt] Este trabalho apresenta metodologias para definir a remuneração dos geradores que provêem serviços ancilares em função do benefício proporcionado ao sistema. São analisados os serviços ancilares de suporte de potência reativa e reserva de potência. Para o serviço ancilar de suporte de potência reativa, o valor do benefício proporcionado pelos geradores é obtido por meio do custo evitado de alocação de novas fontes de potência reativa. Já para o serviço ancilar de reserva de potência, o benefício é calculado a partir da redução observada no valor esperado de energia não suprida, multiplicada pelo custo unitário de interrupção do sistema de potência. O valor de benefício proporcionado por cada serviço ancilar é determinado por meio de um algoritmo de pontos interiores em um problema de fluxo de potência ótimo. A remuneração que cabe a cada gerador é definida por meio do emprego do método de repartição de custos de Aumann-Shapley, oriundo da Teoria dos Jogos Cooperativos. A aplicação deste método garante que a repartição do benefício entre os geradores seja realizada de forma justa e eficiente. As metodologias propostas para são ilustradas em dois sistemas de potência distintos: o sistema IEEE-RTS e o sistema Sul-Sudeste Brasileiro. Os resultados obtidos são discutidos e a eficácia da metodologia é analisada. / [en] This work presents methodologies to define the remuneration of the generators that provide ancillary services to the power system as a function of the benefit provided to the system. In this work the ancillary services considered are the reactive power supply and the generation reserve. To the ancillary service of reactive power supply, the benefit provided by the generators is calculated by the avoided cost of new reactive power sources. The benefit provided by the ancillary service of generation reserve is calculated as the reduction on the expected energy not supplied, multiplied by the interruption cost of the power system. An optimum power flow is used to determine the benefit provided by each ancillary service. The remuneration of each generator is defined through the cost allocation method of Aumann-Shapley, which belongs to the Cooperative Game Theory. The Aumann-Shapley method guarantees that the payment partition among the generators is fair and efficient. The proposed methodology is applied to the IEEE-RTS power system and the Brazilian South-Southwest power system. The numerical results are discussed and the efficiency of the methodology is analyzed.

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

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

The Decision-making in the activities in the electricity sector is an exercise considered indispensable to achieve the strategic objectives of the companies, especially with regard to medium and large investments aiming effective solutions of short, medium and long term for the power system. In this respect, decision-making methodologies are used at different levels of planning within any company in the industry. The electricity distribution companies, due to its large amount of assets and large concession areas, face these problems daily, in programming of maintenance activities, service in contingencies, expansion, among others. With regard to the planning of the system expansion, among the problems of charging voltage level equipment and the MT network, there are a number of solutions that may be analyzed and determined in accordance with cost-benefit. Glimpsing determine properly and optimally the best solutions for a given electrical system, this paper proposes the use of AHP (Analytic Hierarchy Process) to aid decision making and prioritization of works. The methodology allows encompass qualitative and quantitative criteria, based on the opinion of experts and statistical data. Among the criteria considered for the application of the methodology are the operating gain of the work with respect to technical losses, loading of the cables of the feeders, voltage level indicators and continuity of electricity supply, as well as physical and financial aspects related to extension feeders and total cost of the work. The technical results of each proposed solution are simulated by Interplan® software, which performs the power flow calculations by BFS methodology (Backward Forward Sweep), widely used in radial systems of power distribution. Based on the definition of these criteria, can be determined by applying the AHP the best solution for a given region. Among the alternatives of works are the installation of new equipment, renovation of networks, construction of new feeders and substations. The main contribution of this work is the possibility of using the model developed for other cases that have the same objective, through the adoption of standard criteria. / A tomada de decisão em atividades no setor elétrico é um exercício considerado indispensável para alcançar os objetivos estratégicos das empresas, principalmente no que diz respeito aos investimentos de médio e grande porte visando soluções eficazes de curto, médio e longo prazo para o sistema de potência. Nesse aspecto, metodologias de auxílio à tomada de decisão são utilizadas nos diferentes níveis de planejamento dentro de qualquer empresa do setor. As concessionárias de distribuição de energia elétrica, devido a sua grande quantidade de ativos e amplas áreas de concessão, enfrentam esses problemas diariamente, na programação das atividades de manutenção, atendimentos emergenciais, expansão, entre outras. No que diz respeito ao planejamento da expansão do sistema, entre os problemas de carregamento de equipamentos e níveis de tensão nas redes MT (Média Tensão), existem uma série de soluções que podem ser analisadas e definidas de acordo com o custo-benefício. Vislumbrando determinar de forma adequada e otimizada as melhores soluções para um determinado sistema elétrico, este trabalho propõe a utilização do método AHP (Analytic Hierarchy Process) para auxílio à tomada de decisão e priorização de obras. A metodologia permite englobar critérios qualitativos e quantitativos, considerando a opinião de especialistas e dados estatísticos. Entre os critérios considerados para a aplicação da metodologia estão o ganho operacional da obra com relação às perdas técnicas, carregamento dos condutores nos alimentadores, indicadores de nível de tensão e continuidade no fornecimento de energia elétrica, assim como aspectos físicos e financeiros, relacionados à extensão dos alimentadores e custo total da obra. Os resultados técnicos de cada solução proposta são simulados pelo software Interplan®, que realiza os cálculos de fluxo de potência através da metodologia BFS (Backward Forward Sweep), muito utilizada em sistemas radiais de distribuição de energia elétrica. Com base na definição desses critérios, é possível determinar através da aplicação do AHP qual a melhor solução para uma determinada região. Entre as alternativas de obras estão a instalação de novos equipamentos, recondutoramentos e construção de novos alimentadores e subestações. A principal contribuição deste trabalho é a possibilidade da utilização do modelo desenvolvido para outros casos que tenham este mesmo foco, através da adoção de critérios padrão.

Submitted by Rafael Ramos de Souza null (rr.souza@live.com) on 2016-08-09T15:45:13Z No. of bitstreams: 1 VERSÃO_ENTREGUE.pdf: 1452852 bytes, checksum: ae6aa21d2282113ac3abaade8414218e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-11T12:16:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_rr_me_bauru.pdf: 1452852 bytes, checksum: ae6aa21d2282113ac3abaade8414218e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-11T12:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_rr_me_bauru.pdf: 1452852 bytes, checksum: ae6aa21d2282113ac3abaade8414218e (MD5) Previous issue date: 2016-06-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O problema de Fluxo de Potência Ótimo tem por objetivo a otimização de um critério de desempenho elétrico sujeito ao atendimento das demandas de potência ativa e reativa em cada barra e de restrições técnico-operacionais dos sistemas de geração e transmissão. É um problema de otimização, não-linear, não-convexo e de grande porte. Neste trabalho é explorado o problema de Fluxo de Potência Ótimo Reativo com o objetivo de minimizar as perdas de potência ativa na transmissão e para resolvê-lo é proposto um método primal-dual de pontos interiores/exteriores barreira logarítmica modificada com estratégias de teste quadrático e determinação de direções de busca combinadas. O teste quadrático é proposto como alternativa ao procedimento de Cholesky na verificação da positividade da matriz hessiana do problema, que, se definida positiva, garante direções de descida para o método. As novas direções de busca são determinadas através de combinações das direções dos procedimentos previsor e corretor, determinadas através da análise das condições de complementaridade das variáveis primais e duais do problema. O método proposto foi implementado em Matlab e aplicado aos sistemas elétricos 9 e 39 barras e aos sistemas IEEE 14, 30, 57 e 118 barras. O desempenho do método com as estratégias propostas é avaliado em termos do número de iterações e do tempo computacional. Os resultados são promissores e permitem a aplicação do presente método, com as estratégias propostas, para resolver o problema de Fluxo de Potência Ótimo Reativo com maior dimensão do que os sistemas testados. / The reactive optimal power flow problem is concerned with the optimization of a specific criterion associated with the transmission system while enforcing the power balance in each transmission bus, as well as operational and physical constraints associated with generation and transmission systems. It is a nonlinear, non-convex and large optimization problem. In this work we consider the active losses minimization in the transmission system as a criterion for the optimal power flow problem. The solution of the problem is investigated by proposing a modified log-barrier primal-dual interior/exterior point method with a quadratic test strategy and new search direction procedures. The quadratic test is proposed as an alternative strategy to the Cholesky procedure for calculating the positivity of the Hessian matrix of the problem.The new search directions investigated in the paper are determined by combining the search directions calculated in the predictor and corrector steps, respectively, and also by using information associated with the complementarity conditions. The method proposed is implemented in Matlab and applied to solving the reactive optimal power flow problem for 9 and 39-bus systems, as well as for the IEEE 14, 30, 57 and 118-bus test systems. The performance of the method with the proposed strategies for search directions is evaluated in terms of the number of iterations and computational times. The results are promising and allow the application of the present method with the proposed search strategies for solving problems of larger dimensions.