Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-03-03T20:59:22Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Tomaz Parreira - 2015.pdf: 4890640 bytes, checksum: 77343ad4266b8d39c9b9e142b0c167c3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-03-04T11:31:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Tomaz Parreira - 2015.pdf: 4890640 bytes, checksum: 77343ad4266b8d39c9b9e142b0c167c3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-04T11:31:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Tomaz Parreira - 2015.pdf: 4890640 bytes, checksum: 77343ad4266b8d39c9b9e142b0c167c3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Forest Inventory is a se to fimportanttechniquesthatprovidesessentialinformationsfor rationalandsustainableresourcesdrivinginforests. The selectedareacanbecharacteri- zedaboutspeciesquantityandquality.Forest inventories areusedinmanykindofstudies inorderofknowing,forecastingandevaluationinfields.Furthermore,theforestinven- toryalsoallowstoevaluatethetimberstockanditsviability,planningandpreparation ofexplorationtreestandsandpostexploratory.Anessentialinformationisthediameters alongoftreetrunkanditisindispensablefortimbervolume calculation.Currently,fordi- ametermeasuringahugetimeisrequiredandmanymistakesare possibledueinstruments defectsandhumanfailures.Somestudieshaveuseddifferent techniquesforreplacingtra- ditionaldiametermeasuringinstruments,amongthemstands outdeviceswithcapability ofgetdepthdatainthefield.Amongthesedevicesarethedepth camerasthatduethe recentdecreaseofpricehavebecomeverypopularincomputer visionapplications.Inor- dertoassistvolumeestimation,thisworksproposesusingdepthcamerastoconductdata acquisitionandanalisysofEucalyptustreediameters.The modeldevelopediscapable toacquirediametersindifferenttreeheights,howeverthe focusismorespecificallyin getdiametersat0.3,0.7and1.3metersfromtheground.Experimentswereconducted inordertocomparetheproposedmodeltotraditionaltechniquesandtheresultsarevery satisfactory. / O inventário florestal é um conjunto de técnicas importantes que fornece informações essenciais para direcionamento racional e sustentável dos recursos disponíveis nas florestas. Por meio dele é possível a caracterização de uma determinada área e do conhecimento quantitativo e qualitativo das espécies que a compõe. Inventários florestais são utilizado sem vários tipos de levantamentos com a finalidade de reconhecimento,diagnóstico e avaliações no campo florestal. A avaliação de estoque de madeira em estudos de viabilidade, planejamento e preparação de talhões de exploração, bem como, diagnóstico pós-exploratório, exigem inventários específicos. Uma das informações essenciais é o diâmetro ao longo do tronco das árvores, que é imprescindível para o cálculo de volume de madeira. Atualmente, para medir esses diâmetros é demandado um período elevado de tempo, sendo passível de erros gerados por defeitos em instrumentos e/ou falhas dos operadores. Alguns estudos têm utilizado técnicas diferentes para substituir o uso de instrumentos tradicionais na tomada das medidas dos diâmetros, entre elas se destaca o uso de dispositivos que podem obter os padrões de profundidade em cenários que contém árvores. Entre os dispositivos capazes de obter profundidade, está as câmeras de profundidade, que vem se popularizando,tornando-se cada vez mais acessíveis,com isso diversas aplicações de visão computacional vêm sendo desenvolvidas, e são capazes de fazer a extração de informações bastante úteis. Este trabalho propõe a utilização de câmeras de profundidade para realizar análise e aquisição de dados que são usados para estimar diâmetros de árvores do gênero Eucalyptus. O modelo desenvolvido para calcular os diâmetros da base das árvores nas alturas de 0,3;0,7 e 1,3 metros em relação ao solo. O modelo proposto, tem por objetivo, o uso dos diâmetros estimados por câmera de profundidade para o cálculo do volume das árvores de eucalipto apartir método apresentado nos trabalhos relacionados. Foram realizados testes a fim de comparar o desempenho do modelo proposto aos métodos tradicionais.Os resultados obtidos foram considerados bastante satisfatórios.

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-02-06T19:23:12Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcos Antônio Almeida de Oliveira - 2014..pdf: 1092566 bytes, checksum: 55edbdaf5b3ac84fe3f6835682fe2a13 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-02-19T14:34:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcos Antônio Almeida de Oliveira - 2014..pdf: 1092566 bytes, checksum: 55edbdaf5b3ac84fe3f6835682fe2a13 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-19T14:34:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcos Antônio Almeida de Oliveira - 2014..pdf: 1092566 bytes, checksum: 55edbdaf5b3ac84fe3f6835682fe2a13 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-09-03 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / A variation of the Beasley (1992) algorithm for the Euclidean Steiner tree problem is presented. This variation uses the Node-Depth-Degree Encoding, which requires an average time of O(n) in operations to generate and manipulate spanning forests. For spanning tree problems, this representation has linear time complexity when applied to network design problems with evolutionary algorithms. Computational results are given for test cases involving instances up to 500 vertices. These results demonstrate the use of the Node-Depth-Degree in an exact heuristic, and this suggests the possibility of using this representation in other techniques besides evolutionary algorithms. An empirical comparative and complexity analysis between the proposed algorithm and a conventional representation indicates the efficiency advantages of the solution found. / É apresentada uma variação do algoritmo de Beasley (1992) para o Problema árvore de Steiner Euclidiano. Essa variação utiliza a Representação Nó-Profundidade-Grau que requer, em média, tempo O(n) em operações para gerar e manipular florestas geradoras. Para problemas de árvore geradora essa representação possui complexidade de tempo linear sendo aplicada em problemas de projeto de redes com algoritmos evolutivos. Resultados computacionais são dados para casos de teste envolvendo instâncias de até 500 vértices. Esses resultados demonstram a utilização da representação Nó-Profundidade-Grau em uma heurística exata, e isso sugere a possibilidade de utilização dessa representação em outras técnicas além de algoritmos evolutivos. Um comparativo empírico e da análise de complexidade entre o algoritmo proposto e uma representação convencional indica vantagens na eficiência da solução encontrada.

As plantações brasileiras de eucaliptos apresentam um dos maiores valores da produção primária bruta (PPB) entre os diversos ecossistemas do mundo. Nos ecossistemas florestais, o fluxo total de carbono no solo é constituído em grande parte pela produção e mortalidade das raízes finas (diâmetro <= 2 mm), podendo representar 20-60% da PPB. Esse estudo teve como objetivo principal avaliar a dinâmica e o prazo de vida (PV) das raízes finas, através do método não-destrutivo de minirhizotrons (MR), em plantio de E. grandis (2-4 anos de idade) cultivados em latossolos. Os objetivos específicos foram divididos em três capítulos: i-) avaliar a influência da textura (20 e 40% de argila) na dinâmica das raízes finas, em camadas superficiais do solo (0-30 cm); ii-) estudar a dinâmica das raízes no solo arenoso até 6 m de profundidade; iii-) investigar as associações simbióticas das raízes finas de eucaliptos (2 anos do plantio) com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) na superfície de solos com texturas contrastantes, e fungos ectomicorrízicos (ECM) em camadas profundas do solo arenoso (4 anos do plantio). As imagens da interface solo-MR foram produzidas quinzenalmente, através de um scanner portátil no interior dos tubos MR em um período de dois anos. O software WinRHIZO Tron foi utilizado para medir o comprimento e diâmetro das raízes finas que apareceram durante o estudo. O conteúdo de água no solo foi monitorado, até 10 m de profundidade com auxilio de sensores CS615 (Campbell), continuamente durante todo o período de estudo. As avaliações de FMA e ECM foram realizadas através de amostragens destrutivas do solo. Os resultados observados com os MR mostraram que a textura do solo teve influência direta no comprimento radicular na camada de 0-30 cm, onde o solo arenoso apresentou valores superiores em relação ao solo argiloso durante todo o estudo. Ao final de dois anos, o solo arenoso teve o dobro de comprimento total acumulado em relação ao solo argiloso, com 30 m m-2 imagem. Na mesma profundidade, as raízes finas provenientes do solo arenoso tiveram uma maior colonização por FMA em relação ao solo argiloso, com médias de 38,5 e 10,5%, respectivamente. Uma fraca correlação entre umidade do solo e a dinâmica de raízes para textura e profundidade do solo foi observada. As médias de elongação diária das raízes finas foram de 0,10 e 0,22 cm dia-1 na camada de 0-2 e 2-6 m de profundidade, respectivamente. A elongação diária máxima no perfil do solo foi de 3,5 cm dia-1 na camada de 5-6 m. Através de análises moleculares, foi identificada uma espécie de ECM (Pisolithus) na profundidade de 2-3 m. No geral, o PV e a taxa de ciclagem das raízes finas de eucaliptos foram em torno de 500 dias e 0,70 ano-1, respectivamente, não sofrendo influência significativa da textura e profundidade do solo. Quando as raízes finas foram analisadas por classe de diâmetro (< 0,03, 0,3-0,5 e 0,5-2,0 mm) e micorrização, observou-se uma diferença significativa na sua longevidade. As árvores de eucaliptos apresentaram uma alta capacidade de exploração do solo / Brazilian eucalyptus plantations are among the forest ecosystems in the world with the highest gross primary productivity (GPP). The total belowground carbon allocation, with mainly production and mortality of fine roots (diameter <= 2 mm), can account for 20-60% of GPP in forest ecosystems. This study aimed to evaluate the dynamic and lifespan of fine roots in E. grandis plantations (2-4 years old) established in Oxisol soils, using the non-destructive method of minirhizotrons (MR). The specific objectives of this study were divided into three chapters: i-) to evaluate the influence of soil texture (20 and 40% clay) in the dynamics of fine roots in the topsoil (0-30 cm); ii-) to study the dynamics of the fine roots in a sandy soil up to 6 m deep; iii-) to investigate the symbiotic associations of Eucalyptus fine roots (2 years old after planting) with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in the upper soil layers for two contrasting soil textures, and ectomycorrhizal fungi (ECM) in deep layers of a sandy soil (4 years old after planting). Images at the interface soil-MR were taken fortnightly through a portable scanner within the MR tube over a period of two years. The WinRhizo Tron software was used to measure the length and diameter of the fine roots that appeared throughout the study period. Soil water contents were continuously monitored down to a depth of 10 m using CS615 sensors (Campbell). AMF and ECM were studied sampling soil cores. The MR technique showed that the soil texture direct influenced fine root growth in the 0-30 cm layer, with higher values in the sandy soil than in the clayey soil throughout the study period. After two years, the sandy soil reached a total cumulative length of 30 m m-2 image, which was twice as high as the clayey soil. At the same depth, fine roots had a greater colonization by AMF in the sandy soil compared to the clayey soil, with means of 38,5 and 10,5%, respectively. A weak correlation between relative extractable water and dynamics of fine roots was observed, whatever the soil texture and depth. The means of daily elongation of fine roots were 0,10 cm day-1 in the 0-2 m soil layers and 0,22 cm day-1 in the 2-6 m soil layer. The maximum daily root elongation throughout the soil profiles reached 3,5 cm day-1 at a depth of 5-6 m. A specie of ECM (Pisolithus) was identified through molecular analyzes at a depth 2-3 m. In general, the lifespan and the turnover rates of Eucalyptus fine roots were about 500 days and 0.70 yr-1, respectively, and the influences of soil texture and soil depth were not significant. The fine root longevity was significantly affected by the diameter class (< 0,3, 0,3-0,5 and 0,5-2,0 mm) and the mycorrhizal status, there was a significant difference in their longevity. The Eucalyptus trees exhibited a remarkably high capacity of soil exploration in the Oxisol studied

Esta dissertação trata do problema de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de grande porte (com milhares de linhas, barras de carga e chaves seccionadoras) em situações de contingência. Este problema consiste basicamente na determinação de chaves seccionadoras que devem ser operadas para permitir a transferência de blocos de carga a fim de re-conectar consumidores fora de serviço atendendo às restrições operacionais do sistema. Diversas metodologias têm sido desenvolvidas para lidar com o problema de restabelecimento de energia. Entretanto, a maioria perde eficiência computacional quando aplicadas em sistemas de distribuição de grande porte e/ou não fazem distinção entre chaves manuais e automáticas (controladas remotamente). Propõe-se uma metodologia para obtenção, em tempo-real, de planos de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de grande porte, que priorize a utilização de chaves seccionadoras controladas remotamente. Priorizar a utilização de chaves controladas remotamente permite a obtenção de planos de restabelecimento mais rápidos de serem implantados. Para lidar com os múltiplos objetivos e restrições do problema de restabelecimento de energia, a metodologia proposta será baseada em Algoritmos Evolutivos Multi-Objetivo, enquanto que a eficiência computacional para possibilitar o tratamento de sistemas de grande porte será proporcionada através da utilização da codificação de dados denominada Representação Nó-Profundidade. Para validar a metodologia proposta realizar-se-ão diversas simulações computacionais no sistema de distribuição real da cidade de São Carlos-SP, e nas suas versões duplicada, quadruplicada e octuplicada, considerando-se a ocorrência tanto de falta única quanto de múltiplas faltas. / This thesis focuses on the service restoration problem in large scale distribution systems (distribution systems with thousands of switches and load buses) in contingency situations. This problem consists basically in determining the sectionalizing switches that must be operated in order to reconnect the out of service loads without violating any operational constraints. Several methodologies have been developed to deal with the service restoration problem in distribution systems. However, the majority of them demand high running time when used for large scale distribution systems and/or do not consider the existence of switches that can be remotely operated. It is proposed a methodology for determining, in real time, service restoration plans in large scale distribution systems. In order to determine service plans that can be implemented faster, the methodology will give priority to use remotely controlled switches. To deal with the multiple objectives and constraints of the service restoration problem, the proposed methodology will be based on Multi-objective Evolutionary algorithms. To guarantee computational efficiency to treat large scale distribution systems, the data encoding called Node-Depth Encoding will be used. The real distribution system of the São Carlos-SP city, and its doubled, quadruplicated and octuplicate versions will be used to validate the proposed methodology. It will be simulated cases considering one and multiple faults.

A modelagem em tempo real dos sistemas elétricos de potência (SEP) é extremamente importante para se obter uma operação em tempo real segura e confiável dos mesmos. O configurador de redes (CR) é uma ferramenta fundamental, para modelagem em tempo real dos SEP. A função do CR é determinar, em tempo real, a topologia atual da rede e a correspondente configuração de medidores, no modelo barra-ramo. Para isso, o configurador processa medidas lógicas, que consistem em estados de chaves e disjuntores, bem como dados armazenados em um banco de dados estático, que descreve a conexão dos equipamentos do sistema com as seções de barramento. Em razão de os CRs exigirem algoritmos de busca em um grafo, o desempenho desses algoritmos torna-se fortemente afetado pela forma com que as árvores são computacionalmente representadas. Propõe-se, neste trabalho, um CR tracking, para efeito de estimação de estado, que se baseia em uma nova forma de representar árvores, denominada representação nó-profundidade (RNP). A RNP permite um acesso direto para cada nó de um grafo e pode representar eficientemente árvores (grafos conexos e acíclicos) e florestas (um grafo com uma ou mais árvores). O CR proposto possui as seguintes características: (i) A RNP possibilita uma rápida atualização da topologia da rede, no modelo barra-ramo; (ii) Esta estrutura também permite a realização das etapas configuração de subestação e de rede ao mesmo tempo, diminuindo assim o tempo de processamento necessário para a obtenção do modelo barra-ramo. Para isso, o CR proposto representa cada seção de barramento do SEP como nó de um grafo e usa a RNP e outras duas estruturas de dados, que serão apresentadas no capítulo 5; (iii) Possibilita a associação dos medidores aos componentes do SEP, no modelo barra-ramo, de forma direta. Para isso, o CR proposto usa a RNP e cria barras fictícias para representar os componentes shunt do SEP. Testes realizados comprovam a eficiência e a robustez do configurador proposto tendo em vista os resultados coerentes obtidos para todos os testes, mesmo para os casos em que a mudança nos estados dos dispositivos seccionadores acarretava uma alteração drástica na rede elétrica. / On-line models of power system networks have a wide variety of critical uses, covering from security monitoring and control to market operation. Network topology processor (NTP) is a key tool in providing robust and reliable on-line model of power networks. The function of NTP is the determination of the bus/branch topology model (BBTM) of the network and the assignment of metering devices to the components of the BBTM. In order to do this, the NTP processes: logical measurements that consist of switching-device (breakers and switchers) status; as well as a static data-base describing the network connectivity in terms of bus-sections and switching-devices. Since NTPs require search algorithms for graphs, their performance can be drastically affected by the adopted computational graph representation. This work proposes a new tracking NTP for state estimation purposes, that uses a new graph representation named node-depth representation (NDR). This encoding enables a straightforward access to each one of the graph nodes and can efficiently represent trees (acyclic and connected graphs) and forests (a graph with one or more trees). The proposed tracking NTP has the following characteristics: (i) Using NDR for representation of a BBTM of the network, this NTP can track, over time, the changes of the network connectivity in a very direct and fast way; (ii) Processes both steps substation and network configurations in the same time, reducing the CPU time necessary to obtain the BBTM. In order to do this, the proposed NTP represents each bus-section as a graph node and uses NDR and other two data structures, which will be presented in the chapter 5; and (iii) To assign metering devices to the components of the BBTM, in a straightforward way, the proposed NTP creates additional buses, called fictitious buses, to represent shunt devices. The results of several tests have shown the proposed NTP is reliable, fast and suitable for real-time operation.

Nesta dissertação é apresentada uma nova metodologia para tratar o problema de restabelecimento de energia em Sistemas de Distribuição (SD) de grande porte, possibilitando a obtenção de planos de restabelecimento a partir exclusivamente de chaves automáticas após a ocorrência de faltas permanentes. Este procedimento é realizado através da Reconfiguração de Redes (RR), que consiste basicamente na alteração da topologia do sistema elétrico através da mudança de estados (aberto/fechado) das chaves seccionadoras. Para isso, vários pontos de carga do SD são agrupados em blocos separados por chaves, formando setores. Assim, a partir da RR é possível a troca de cargas entre alimentadores em caso de interrupção em algum ponto da rede. A metodologia aqui proposta divide o processo de restabelecimento de energia em duas etapas. Na primeira a troca de cargas entre alimentadores é realizada utilizando apenas chaves automáticas, e a segunda etapa utiliza-se qualquer tipo de chave, automática ou não. O problema de restabelecimento de energia em SDs de grande porte envolve múltiplos objetivos, e alguns deles são conflitantes, além disto, devido à grande quantidade de variáveis envolvidas nesse problema, ele está sujeito ao fenômeno de explosão combinatória. Dessa forma, metas-heurísticas têm sido propostas como alternativas para tratar o problema, e dentre essas, os Algoritmos Evolutivos (AEs) têm se mostrado a mais eficiente. Face ao exposto, neste trabalho de mestrado utiliza-se de um AE Multi-Objetivo, juntamente com a estrutura de dados denominada Representação Nó-Profundidade (RNP), que permite uma representação computacional eficiente da topologia elétrica dos SDs. Para validar a metodologia proposta foram realizadas simulações computacionais no SD real da cidade de Londrina-PR, em atual operação. Os resultados que serão apresentados nessa dissertação mostraram um ganho substancial em comparação com outra metodologia. / This dissertation presents a new methodology to address service restoration problem in Large Scale Distribution Systems (DS), that allow the obtaining of service restoration plans considering only automatic switches after the occurrence of interruption. This procedure is performed through the Network Reconfiguration (NR), which basically consists in changing the topology of the electrical system by changing states (open/closed) of the switches. For this, various load points DS are grouped into blocks separated by switches, forming sectors. Thus, from the NR is possible to exchange charges between feeders in case of interruption somewhere in the DS. The methodology proposed here divides the process of service restoration in two stages. The first exchange of charges between feeders is performed using only automatic switches, and the second stage uses any type of switches, automatic or not. The problem of service restoration in Large-Scale DS involves multiple objectives, some of which are conflicting, moreover, due to the large number of variables involved in this problem, it is subject to the combinatorial explosion phenomenon. Thus, meta-heuristics have been proposed as alternatives to address the problem, and among these, the Evolutionary Algorithms (EAs) have shown to be more efficient. Given the above, this work uses Multi-Objective Evolutionary Algorithms, along with the graph encoding called Node-Depth Representation, which allows an efficient computational representation of DS topology. To validate the proposed methodology were performed computer simulations in real DS city of Londrina, in actual operation. The results will be presented in this thesis showed a substantial gain compared to other methods.

Encontrar a configuração de mínimas perdas ôhmicas ou que forneça um adequado plano de restabelecimento aptos a ocorrência de faltas permanentes são problemas de natureza combinatorial, com múltiplos objetivos e restrições, que envolvem funções cujas características, em geral, dificultam o uso de técnicas de programação matemática. Algoritmos Evolutivos têm apresentado resultados animadores para esses problemas, especialmente quando aplicados em sistemas de distribuição de grande porte. Neste trabalho são propostas duas novas metodologias, baseadas em Algoritmos Evolutivos Multi-Objetivo, para reconfiguração de redes em sistemas de distribuição, que podem ser aplicadas para o tratamento dos problemas de redução de perdas ôhmicas e restabelecimento de energia em sistemas de grande porte (com milhares de barras, linhas e chaves). Para o desenvolvimento dessas metodologias, foi utilizado uma estrutura de dados para manipular grafos produzindo exclusivamente configurações radiais e conexas, chamada Representação Nó-profundidade. As metodologias propostas foram testadas para diversos sistemas, dentre os quais destaca-se um com 30:880 barras, tendo sido satisfatórios os resultados obtidos. Para o problema de restabelecimento de energia foram testados falta única e múltiplas faltas. / Find the distribution system configuration of minimum power losses or that provides an adequate service restoration plan is a combinatorial, multi-objective and multi constraint problems, which involves functions whose characteristics, in general, difficult the use of mathematical programming techniques. Evolutionary Algorithms have shown relevant results for these problems, especially for Large-Scale Distribution Systems. This work proposes two methodologies for network reconfiguration based on Multi-Objective Evolutionary Algorithms, which can be applied to treat the problems of power loss reduction and service restoration in large scale distribution systems (with thousands of buses, lines and switches). In order to develop these methodolgies, it was used a data structure to manipulate graphs producing exclusively radial and connected connections, called Node Depth Encoding. The proposed methodologies were successfully tested in several distribution systems, among them one with 30,880 buses. The problem of service restoration is analyzed considering cases of single and multiple faults.

O restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de energia elétrica radiais geralmente envolve a reconfiguração de redes para restaurar eletricidade à(s) área(s) fora de serviço. As principais técnicas para restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de grande porte têm sido os algoritmos evolutivos (AEs). Após a falta ter sido identificada e a zona em falta ter sido isolada do sistema, o algoritmo deve encontrar soluções em que: 1) supra com energia o maior número de consumidores possível, 2) minimize o número de operações de chaveamentos, 3) não viole restrições operacionais do sistema, 4) reduza o total de perdas resistivas, 5) a configuração da rede seja radial e, 6) obtenha tal solução em tempo real. Este projeto emprega uma nova estrutura de dados para manipular grafos produzindo exclusivamente configurações radiais e conexas, chamada representação nó-profundidade (RNP), garantindo que todas as soluções potenciais geradas pelo algoritmo satisfaçam os itens (1) e (5). Além disso, propõe-se um AE utilizando a RNP capaz de encontrar planos de restabelecimento adequados para sistemas de distribuição de larga-escala, com milhares de chaves e barras, em tempo real. / Energy restoration in radial distribution systems usually involves the network reconfiguration to restore the electricity to the out-of-service areas. The main approaches for energy restoration in large-scale distribution systems have been the evolutionary algorithms (EAs). After a fault has been identified and isolated, the algorithm must find solutions that: 1) supply energy to the larger number of consumers, 2) reduce the number of switching operations, 3) respect operational constraints of the system, 4) reduce the amount of power losses, 5) generate exclusively radial configurations and 6) find solutions in real time. This work uses a new data structure, called node-depth encoding (NDE), to manipulate graphs producing exclusively radial and connected configurations, and guaranteeing that all potential solutions generated by the algorithm satisfy items (1) and (5). Moreover, we propose an EA using the NDE that is capable of finding adequate restoration plans in real time for large-scale distribution systems, with thousands of switches and buses.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-06T15:00:35Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gustavo Siqueira Vinhal - 2013.pdf: 543638 bytes, checksum: 0cfeff261acd147877fc67035e17c1fb (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-06T15:58:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gustavo Siqueira Vinhal - 2013.pdf: 543638 bytes, checksum: 0cfeff261acd147877fc67035e17c1fb (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-06T15:58:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gustavo Siqueira Vinhal - 2013.pdf: 543638 bytes, checksum: 0cfeff261acd147877fc67035e17c1fb (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-08-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Many relevant problems to NP-Hard class are present in the real world. Among them we can mention the problems of network design (PNDs) that involve electricity distribution, vehicle traffic, and others. There are not algorithms which provide a exact solution for these types of problems with an acceptable computation time. Over the years, research has been developed used evolutionary algorithms (EAs) to provide an efficient solution with a acceptable computation time for these problems. In addition, appropriate data structures may further improve the performance of EAs to PNDs. The node-depth-degree (NDDE) representation have show significant results for PNDs. The application of EAs in hardware can improve the performance of the algorithm. In this sense, this work presents the implementation of a EA in Nios II processor of a FPGA board to solving the PND minimum spanning tree with degree constraint. The results demonstrate that the implementation of EAs in hardware brings significant results with better performance, due to the power of parallelism present in the FPGA. / Diversos problemas pertinentes a classe NP-Difícil estão presentes no mundo real. Dentre eles pode-se citar os problemas de projeto de redes (PPRs) que envolvem distribuição de energia elétrica, tráfego de veículos, entre outros. Não existem algoritmos que forneçam uma solução exata para esses tipos de problemas com um tempo de computação aceitável. Ao longo dos anos pesquisas estão sendo desenvolvidas utilizado algoritmos evolutivos (EAs) para fornecer uma solução eficiente com tempo de computção aceitável para tais problemas. Além disso, estruturas de dados adequadas podem melhorar ainda mais o desempenho dos EAs para PPRs. A representação nó-profundidade-grau (NDDE) apresenta resultados significativos para PPRs. A aplicação de EAs em hardware pode melhorar o desempenho do algoritmo. Nesse sentido, este trabalho apresenta a implementação de um EA no processador Nios II de uma placa FPGA para solução do PPR da árvore geradora mínima com restrição de grau. Os resultados demonstram que a implementação de EAs em hardware traz resultados significativos com melhor desempenho, devido ao poder de paralelismo presente no FPGA.

Desenvolver um sistema de distribuição de energia confiável é certamente um desafio inerente aos profissionais do setor elétrico. Porém, os sistemas estão sujeitos a falhas e, sendo assim, o rápido restabelecimento traz a satisfação do cliente e reduz as compensações pagas pelas concessionárias de energia. Neste contexto a presente dissertação visa avaliar a metodologia para restabelecimento de energia denominada AEMT-H que se baseia em algoritmos evolutivos multi-objetivo se na estrutura de dados chamada Representação Nó- Profundidade (RNP). Esta avaliação ocorrerá através da aplicação do AEMT-H para obtenção de planos de restabelecimento de energia após a ocorrência de faltas simples no sistema COPEL da cidade de Londrina. Os resultados gerados serão avaliados estatisticamente e ainda subjetivamente pelos profissionais do COD da concessionária. Os algoritmos evolutivos têm apresentado resultados animadores para os problemas de restabelecimento de energia. Em especial, os resultados obtidos, quando da representação computacional de sistemas de distribuição de grande porte (com milhares de barras e chaves) através da RNP, possuem como característica o tempo de resposta da ordem de segundos, instigando a evolução das pesquisas para utilização desta metodologia inclusive em aplicativos de tempo real. O sistema de Londrina possui 30.156 barras, 2.660 chaves \"NF\", 250 chaves \"NA\" e atende um universo de mais de 231.000 consumidores ligados diretamente ao sistema de 13,8 kV ou, após os transformadores de distribuição, nas tensões de 220V e 127V. Neste sistema estão presentes 6 subestações 138 kV/13,8 kV e 64 circuitos alimentadores, totalizando uma capacidade de transformação de energia de 541,7 MVA. / The development of a reliable distribution system is certainly a challenge to electrical industry professionals. However, these systems are subject to failures and thus the fast restoration brings customer satisfaction and reduces the compensation paid by the electricity utilities. In this context, this dissertation aims to evaluate the methodology for service restoration called \"AEMT-H\", which is based on multi-objective evolutionary algorithms and in the data structure called Node Depth Encoding (NDE). This evaluation will occur by applying the \"AEMT-H\" to obtain service restoration plans considering the occurrence of simple faults in the COPEL system of the city of Londrina. The obtained results will bee valuated statistically and subjectively by professionals of the Distribution Operation Center. It is important to highlight that Evolutionary algorithms have shown promising results to treat the service restoration problem in distribution systems. In particular, the results obtained when using NDE tocomputationally represent the electrical topology of large distribution systems (with thousand of buses and switchers) are very interesting in terms of time processing (in the order of seconds). The system of Londrina has 30,156 buses, 2,660 switchers normally closed, 250 switchers normally opened and supplies a universe of more than 231,000 consumers connected directly to the system with voltage of 13.8 kV or, after distribution transformers, with voltages of 220V and 127V. This system contains 6 substations 138 kV/13,8 kV and 64 feeders, and a installed power of 541.7 MVA.