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Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. O objeto de estudo do presente trabalho, uma pesquisa experimental, é a tomada de decisão em comercialização no mercado livre de energia elétrica. Por isto, tem como objetivo central desenvolver uma metodologia para agilizar esta tomada de decisão e, assim, orientar os consumidores livres sobre a melhor estratégia de contratação de energia a longo prazo que visa a reduzir seus custos com energia elétrica e os riscos decorrentes de tal decisão. Um problema comumente enfrentado por um consumidor é como definir o percentual ideal de contratação a longo prazo, e evitar os riscos de preços altos do mercado de curto prazo, mas, ao mesmo tempo, tomar uma decisão que lhe garanta custos competitivos. A pesquisa pressupõe a construção das funções objetivo de custo e de risco (e, em princípio, o risco pode ser caracterizado por mais de um indicador) de um dado volume de energia a ser comprado no mercado e a definição de alternativas. Para desenvolver esta investigação, utilizou-se, como metodologia, a pesquisa bibliográfica de autores pertinentes ao tema e de tomada de decisão em comercialização de energia no mercado livre brasileiro. A solução do problema determinístico (para um único cenário), na metodologia proposta, foi baseada na aplicação da abordagem de autores que tratam o tema da tomada de decisão em ambiente fuzzy, cuja aplicação produz soluções multicritério harmoniosas. O conjunto das soluções obtidas para diferentes cenários (soluções localmente ótimas) foi processado com base na abordagem associada à construção e análise das matrizes payoff. Estas refletem os efeitos obtidos para diferentes alternativas de solução, conforme as diferentes combinações dos dados iniciais, estados de natureza ou condições de mercado. Os resultados apontaram que o caminho percorrido permitiu a geração de soluções robustas para a tomada de decisão em comercialização de energia, aumentando-se a confiança e eficiência em se conseguir um melhor custo. Concluiu-se que, para um caso prático, por exemplo, caso a metodologia proposta tivesse sido aplicada, o consumidor poderia ter economizado mais de R$ 1 milhão de reais (35%). Palavras-chave: Comercialização de energia. Mercado livre. Tomada de decisão multicritério. Otimização. Soluções robustas. The thesis of this study, an experimental research, is decision making in power trading in Brazilian free market making use of the multicriteria analysis. Because of that its main objective is to develop a methodology to streamline decision making and guide free consumers on the best strategy for long term eletricity contracting which aims to reduce its costs and the risks arising from that decision. A common problem faced by industrial consumers is how to define the ideal percentage of power should be purchased in long-term contract, avoiding thus the risks of the high prices in the shortterm market but, at the same time, to make a decision which secures supply at competitive prices. This research entails the construction of cost and risk objective functions (and, at first, risk can be seen as more than one function) for a certain amount of power to be purchased in the market and the definition of alternatives. To develop this investigation the author made use of the bibliographical and decision making in trading electricity in the Brazilian free market. Deterministic problem solution (for one scenary only) in the methodogy proposed in this text was based upon approaches used by authors dealing with the decision making theme in a fuzzy environment whose application results in harmonious multicriteria solutions. A set of solutions for different scenarios (local optimal solutions) provide input for payoff matrix. This approach produces different effects according to different alternatives related to set up conditions, initial nature state or market conditions and allows for the creation of robust solutions in decision-making in power trading, increasing confidence and cost efficiency. It was concluded that, for a practical case, for example, if the proposed methodology had been applied, the consumer could have saved more than R $ 1 million reais (35%). Key-words: Power trading. Free markey. Multicriteria decision-making. Optimization. Robust solutions..

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 71-74 Este estudo lida com a análise multicritério em condições de incerteza, sendo a solução para o problema associada ao esquema geral de tomada de decisão multicritério em condições de incerteza, cuja estrutura original permite utilizar as informações quantitativas disponíveis em grau máximo para reduzir as regiões de incerteza de decisão. Neste caso, se o uso de informações quantitativas não leva a uma solução única, o esquema geral supõe o uso de informações de caráter qualitativo (com base no conhecimento, experiência e intuição dos profissionais envolvidos) aplicadas no estágio final do processo de decisão. Entretanto, surgem cada vez mais problemas que exigem a consideração de objetivos formados com base em informações qualitativas, em todas as etapas do processo de decisão. Levando isso em consideração, foi proposto recentemente uma melhoria ao esquema geral original com o objetivo de gerar soluções multicritério com o uso de informações qualitativas e informações quantitativas em mesmo nível de análise desde o início do processo. No entanto, o processamento de informações qualitativas baseia-se na aplicação de uma abordagem simplista para agregar estimativas de preferências individuais dos especialistas dentro de um modelo de tomada de decisão multicritério em grupo, visto que não são construídos e analisados diversos tipos de informações de consenso. Dessa forma, o presente estudo, que é um desenvolvimento natural no aperfeiçoamento da análise multicritério em condições de incerteza, tem como objetivo construir combinações representativas de dados iniciais, estados da natureza ou cenários com informações qualitativas de uso direto, com base em estimativas de preferências individuais dos especialistas agregadas depois de alcançar o consenso necessário. Em particular, é proposto um novo esquema para construção de consenso. Seu uso permite evitar pontos negativos inerentes às abordagens tradicionais e reduzir os níveis de incerteza na estimativa de coeficientes de funções objetivo construídas com base na aplicação de informações qualitativas. São apresentados exemplos para ilustrar os resultados do estudo. Palavras-chaves: Tomada de decisão multiobjetiva. Abordagem Possibilística. Soluções multicritério robustas. Processamento de informações qualitativas. Esquema de consenso This study deals with multicriteria analysis in conditions of uncertainty, being the solution to the problem associated with the general scheme of multicriteria decision making under uncertainty, whose an original form permits one to utilize available quantitative information to the highest degree to reduce the decision uncertainty regions. In this case, if the use of quantitative information does not lead to a unique solution, the general scheme supposes the use of qualitative information (based on the knowledge, experience and intuition of involved professionals) applied at the final decision process stage. At the same time, more frequently problems arise that require consideration of objectives formed based on qualitative information, at all decision process stages. Taking this into account, an improvement has recently been proposed to the original general scheme with the objective of generating multicriteria solutions using qualitative and quantitative information at the same level of analysis since the beginning of the process. However, the processing of qualitative information is based on the application of a simplistic approach to aggregating individual expert preference estimates within a multicriteria group decision making model, since it is not constructed and analyzed different types of consensus information . Thus, the present study, which is a natural development to improve multicriteria analysis in conditions of uncertainty, aims to constructing representative combinations of initial data, states of nature or scenarios with qualitative information for direct use, based on individual expert preference estimates aggregated after achieving the necessary consensus. In particular, a new scheme for consensus construction is proposed. Its use permits one to avoid negative points inherent in traditional approaches and to reduce uncertainty levels in estimating coefficients of objective functions built on the basis of applying qualitative information. Examples are presented to illustrate the study results. Key-words: Multiobjective decision making. Possibilistic approach. Multicriteria robust solutions. Qualitative information processing. Consensus scheme.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f. 96-103 Este documento utiliza planejamento em cenários para modelagem das incertezas em tomada de decisão multicritério. Para estreitar os laços entre essas disciplinas, desenvolveu-se um método, denominado de CCD (Construir Cenários e Decidir), que utiliza informações quantitativas e qualitativas para a construção dos cenários. A metodologia elaborada foi utilizada para solução de um problema de planejamento de portfólio energia presente nas indústrias eletrointensivas. Com o uso de mapas cognitivos fuzzy, foi possível a construção de cenários dinâmicos, que representam as situações definidas pela equipe envolvida na aplicação do método. Ao longo da aplicação do método CCD, foi possível avaliar o efeito da natureza de cada cenário nas variáveis sistêmicas ao longo do horizonte de planejamento, de forma que as funções objetivo de custo e risco das alternativas estabelecidas pudessem ser avaliadas em modelos < X, M > de tomada de decisão multicritério. Palavras chave: Planejamento em cenários. Mapas cognitivos fuzzy. Tomada de decisão multicritério. Portfólio de energia. Indústrias eletrointensivas. This document uses scenario planning to model the uncertainties in multicriteria decision making. In order to strengthen the ties between these disciplines, a method was developed, called CCD (Build Scenarios and Decide Construir Cenários e Decidir), which uses quantitative and qualitative information to construct the scenarios. The elaborated methodology was used to solve a problem of energy portfolio planning present in the electro-intensive industries. With the use of fuzzy cognitive maps, it was possible to construct dynamic scenarios, which represent the situations defined by the team involved in the application of the method. Throughout the application of the CCD method, it was possible to evaluate the effect of the nature of each scenario on the systemic variables along the planning horizon, so that the objective functions cost and risk of the established alternatives could be evaluated in < X, M > multicriteria decision-making models.Keywords: Scenario planning. Fuzzy cognitive maps. Multicriteria decision making. Energy portfolio. Electro-Intensive Industries.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f. 102-107 Neste trabalho aplicamos um método de tomada de decisão multicritério com o intuito de aprimorar o modelo de priorização de projetos do sistema de gestão de portfólio do Modelo das Duas Rodas, programa FAZ do Sistema FIEMG, para gestão da inovação. Técnicas de conversões de formatos de preferências foram exploradas, aplicadas e consolidadas através de métodos, garantindo a integridade dos dados na conversão dos métodos. Foi apresentada uma formulação para priorização de ideias/projetos compatível com a análise, com um processo de consenso otimizado entre os especialistas avaliadores, garantindo um ajuste adequado entre a opinião de cada especialista, levando em consideração um procedimento de arbitragem. Conclui-se com estes resultados que a aplicação os métodos de tomada de decisão multicritério em ambiente fuzzy se mostra um caminho consistente para o aprimoramento do sistema de gestão da inovação do programa FAZ. Com este aprimoramento, contribui-se para o fortalecimento do programa de gestão da inovação, bem como para as empresas que utilizam o sistema.PALAVRAS-CHAVE: Fuzzy; Inovação; Pesquisa e Desenvolvimento; Tomada de Decisão Multicritérios. This paper presents multicriteria decision-making models to improve the project prioritization method of the portfolio management system of the two-wheel model of innovation management. Conversion techniques of preference formats were explored, applied and consolidated through methods in which the integrity of the data was guaranteed. It shows a formulation for prioritization of ideas/projects compatible with the analysis, with a consensus process optimized among the evaluating experts, ensuring an adequate adjustment between the opinion of each expert, taking into consideration an arbitration procedure. The application of the multicriteria decision-making methods in the fuzzy environment shows a consistent path for the improvement of the innovation management system of the FAZ program. This improvement contributes to the strengthening of the innovation management program, as well as to the companies that use the system.KEY WORDS: Fuzzy; Innovation; Research and Development; Multicriteria Decision-Making.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f.95-97. Há vários anos que a indústria automobilística tem trabalhado em tornar seu produto cada vez mais eficiente e menos poluente. No caso do Brasil, o advento dos motores flexíveis para o uso de biocombustíveis ou combustíveis fósseis, diversas soluções vêm sendo criadas a fim de potencializar o uso cada vez maior do etanol. Dentre todas as tecnologias adotadas pela indústria automobilística, o sistema de aquecimento da mistura A/F (do inglês Air/Fuel Ar/Combustível) tem se demonstrado bastante promissor para a redução de emissões de gases poluentes, além de fomentar o uso do etanol na frota brasileira. No entanto, o sistema de aquecimento requer o uso de energia elétrica, o qual possui como fonte a bateria chumbo-ácido, doravante bateria, existente no veículo. Para se garantir a confiabilidade do sistema elétrico, é importante avaliar a capacidade da bateria em fornecer eletricidade ao sistema de aquecimento. Por isso, este trabalho apresenta uma metodologia robusta de avaliação dos parâmetros de uma bateria para que seja possível determinar sua impedância interna e, por conseguinte, a sua energia armazenada. O uso da técnica de modelagem por planejamento de experimentos fatoriais é uma solução bastante robusta para a determinação da impedância interna da bateria. O modelo matemático construído precisa ser validado, para isso utiliza-se análise estatística, a qual depende da determinação da dispersão da reprodutibilidade e avaliação da adequação do modelo construído. No entanto a modelagem foi feita em um ambiente computacional, onde a dispersão é zero. Para a validação estatística, a dispersão é um importante fator, por isso este trabalho utiliza uma técnica específica de determinação de dispersão para simulações em ambientes computacionais. Os resultados comprovam a viabilidade da utilização da impedância interna como parâmetro de determinação da energia disponível em uma bateria, bem como a robustez da técnica de modelagem por planejamento de experimentos fatoriais. Por fim, testes realizados em veículos comprovam a importância de se avaliar a energia da bateria a fim de garantir a confiabilidade do sistema elétrico veicular. Palavras-chave: Estado de Carga. Bateria Chumbo-ácido. Impedância Interna de Bateria. Modelos de Experimentos Fatoriais. Emissões de Gases do Efeito Estufa. Partida a Frio. For several years the automotive industry has been working to behold its products increasingly efficient and less polluting. In Brazil, the advent of flexible engines to use biofuel or fossil fuel, several solutions have been created in order to increase the use of ethanol. Among all of the technologies adopted by automotive industry, the air/fuel heating has demonstrated yourself as a promising for reduction of polluting emissions, as well as encourage the ethanol usage in the Brazilian fleet. However, the heating system requires the use of electricity, which has as its source the lead-acid battery existing in the vehicle. To ensure the reliability of the electrical system, it is important to evaluate the battery ability to provide electricity to the heating system. So this paper presents a robust methodology for measuring parameters of a battery, so you can determine its internal impedance, and therefore their stored energy. The use of factorial experiments modeling technique is a very robust solution in determining the battery internal impedance. The mathematical model constructed must be validated, for this is applied a statistical analysis, which depends on the dispersion of reproducibility determination and evaluation of the adequacy of the constructed model. However, the modeling was made at a computing environment where the dispersion is zero. For statistical validation, the dispersion is an important factor, so this work uses a specific method to determine the dispersion for computer simulations. The results prove the feasibility of using the internal impedance as energy determination parameter available in a battery as well as the robustness of the modeling technique by planning factorial experiments. Ultimately tests performed on vehicles demonstrate the importance of evaluating the battery power in order to provide a vehicle electrical system reliability. Keywords: State of Charge. Lead-acid Battery. Battery Internal Impedance. Factorial Experimental Design. Greenhouse Gas Emissions. Cold Cranking.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f.99-103. Historicamente, no Brasil, as perdas elétricas na distribuição giram em torno de 15% da energia comprada pelas distribuidoras. As perdas de energia tratadas ao longo deste trabalho são as perdas técnicas presentes nos alimentadores de Média Tensão (MT) oriundos das subestações de Transmissão e de Distribuição. A grande maioria dos alimentadores são derivados das subestações da distribuidora onde as perdas na MT estão no patamar aproximado de 8,4%, cerca de 75% das perdas totais. A parcela referente a perdas técnicas, em MWh, excluindo-se a alta tensão da distribuidora, foi de aproximadamente 3.164 GWh em 2014. Daí tem-se uma dimensão do tamanho do problema para a distribuidora e o motivo que levou a incluir as perdas técnicas nos critérios de priorização das obras. Para a priorização dos alimentadores de MT optou-se por usar uma metodologia baseada na Análise Envoltória de Dados (DEA) que é adotada pela ANEEL na avaliação das distribuidoras de energia elétrica do país e, como suporte às simulações, utilizou-se o software estatístico R. Nas simulações foi possível demonstrar que a modelagem pela DEA, orientada a insumo e retorno variável de escala, permitiu que se fizesse de forma bastante satisfatória o benchmarking do desempenho de mais de 1500 alimentadores de MT, separados em sete malhas regionais. Foram utilizados dados da distribuidora, uma das maiores empresas do setor na América Latina em termos da extensão de rede e número de consumidores, que estivessem com os critérios de apuração e de armazenamento já consolidados. Um dos aspectos fundamentais verificado no contexto deste trabalho referiu-se à escolha das variáveis de entrada. Os insumos foram escolhidos pensando-se na priorização dos alimentadores com a inserção de dados que permitissem que as obras a serem feitas levassem em conta, além da redução das perdas técnicas, a melhoria da qualidade (continuidade e conformidade), com consequente redução dos custos e dos pagamentos de compensações aos clientes e também outros benefícios que foram agregados (exemplo: redução das despesas relacionadas à operação e manutenção, diminuição dos gastos com a compra de energia, etc.). Obviamente que todos esses ganhos somente serão possíveis com a realização das obras elencadas a partir do que foi sugerido pelas simulações com a aplicação do modelo proposto. Palavras-chave: Transmissão. Distribuição. Tomada de Decisão. Análise Envoltória de Dados. Historically, in Brazil, the electrical losses in the distribution are around 15% of the energy purchased by the utilities. The energy losses treated throughout this paper are technical losses present in the medium tension feeders (MT) coming from the transmission and distribution substations. The vast majority of feeders are derived from the utility where losses in the MT are in the approximate level of 8.4%, nearly 75% of total losses. The portion related to technical losses, in MWh, excluding the utility high tension was approximately 3.164 GWh in 2014. Therefore, there is a scale of the problem size for the utility and the reason that led to include technical losses in the criteria for prioritization of works. For this works prioritization was decided to use a methodology based on Data Envelopment Analysis (DEA) which is adopted by the National Electric Energy Agency (Aneel) in the evaluation of the electric energy utilities in the country and to support the simulations was used the statistical software "R". In simulations it was possible to demonstrate that modeling by DEA, targeted the input and scale variable returns, It allowed to be done quite well the performance benchmarking of over 1500 MT feeders, separated in seven regional networks. Utilitys data were used, one of the largest companies in Latin America in terms of network extension and number of consumers that were with the calculation criteria and storage already consolidated. One of the fundamental aspects verified in this work context refers to the choice of input variables. The inputs were chosen thinking on the prioritization of the feeders with the inclusion of data that allowed the work to be made considering, besides the reduction of technical losses, the quality improving (continuity and compliance), with consequent costs reduction and compensation payments to customers and also other benefits that were aggregated (example: expense reductions related to operation and maintenance, reduction in expenses with the energy purchase etc.). Obviously, all these gains will only be possible with the completion of the works listed from what was suggested by the simulations with the proposed model application. Keywords: Transmission. Distribution. Decision Making. Data Envelopment Analysis.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Resumo: O presente trabalho é dedicado à melhoria de eficiência energética no processo de moagem de cimento. O trabalho foi desenvolvido em ambiente de simulação computacional baseado em modelos de processo já considerados na literatura técnica. Uma abordagem de otimização baseada em controle neuro fuzzy é implementada e os resultados de sua aplicação são mostrados. A moagem de clínquer é a última etapa do processo de fabricação do cimento sendo a que mais demanda consumo específico de energia, da ordem de 40% do total necessário para a produção. Nesta etapa, as partículas do clínquer e demais aditivos são reduzidas de modo a se obter a mistura e granulometria necessários que tem influencia direta nas características requeridas para o cimento tais como resistência, tempo de pega, demanda de água e outros. Os objetivos de produção para esta etapa do processo são permanecer no ponto nominal de taxa de produção do sistema, atender os requisitos de granulometria necessários, mantendo o consumo específico de energia o mais reduzido possível. A revisão bibliográfica mostra que os trabalhos anteriores foram abrangentes e diversas, com o uso de controle multivariável linear e não linear, controle preditivo, controle não linear por modelo de referência, controle fuzzy bem como controle por redes neurais. Estas abordagens estiveram sempre focadas em maximização de produção, o que contribui para a redução do consumo específico, todavia sem levar em conta a granulometria do produto, na maior parte dos casos. Aqueles que levam em conta a granulometria do produto pressupõem a existência de um analisador de granulometria em linha, o que não existe na maior parte das moagens em operação. A contribuição desse trabalho então é o desenvolvimento de uma estratégia que é aderente à instrumentação e controle comumente existentes em moagens permitindo lidar com os objetivos de granulometria, produção e consumo específico simultaneamente. Tal abordagem permitirá a implementação de um nível de otimização em moagens sem a necessidade de investimento em aquisição e instalação de instrumentação adicional. Abstract: The present work is dedicated to improving energy efficiency in the cement milling process. The work was developed in a computer simulation environment based on process models already considered in the technical literature. An optimization approach based on neuro fuzzy control is implemented and the results of its application are demonstrated.The clincker grinding is the last step of the cement manufacturing process, being the most energy consumer its part, drawing 40% of the total energy required for production. At this stage, the clinker particles and other additives are reduced so as to obtain the required mixture and particle size having a direct influence on the characteristics required for cement such as strength, setting time, water demand and others. Production targets for process are to remain at the system nominal production rate meeting the goals of required particle size as well as specific energy consumption as low as possible. Literature review shows that previous studies were comprehensive approaches in the use of intelligent control, control based on multivariable linear and nonlinear strategies, predictive control, nonlinear control with reference model, fuzzy control and neural network control. Such approaches have always focused on maximizing production, which contributes to a reduction in specific consumption, however without regard to the product particle size, in most cases. Those that take into account product particle size assume the existence of an on-line particle size analyzer, which does not exist in most mills in operation. The contribution of this work is the development of a strategy that can be used along with existing commonly instrumentation and control systems at regular cement mills dealing with three goals simultaneously: particle size, production rate and specific consumption. Such an approach will enable to implement an optimization level at milling control system without the need to invest in the acquisition and installation of additional instrumentation.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f. 125-130 O trabalho desenvolvido nesta dissertação propôs uma metodologia para aotimização do incremento da capacidade das redes de distribuição através dasolução dos problemas de alocação ótima de reguladores de tensão e dadeterminação dos vãos que devem ser recondutorados e as seções transversaisótimas, considerando as funções objetivo econômica e de qualidade de fornecimentode energia elétrica. A construção destas funções foi baseada nos critérios definidospela ANEEL através do PRODIST. Levando em conta a natureza discreta dosproblemas considerados no trabalho, o algoritmo foi baseado numa combinação dosalgoritmos generalizados de otimização discreta e abordagem de Bellman-Zadehpara a tomada de decisões em ambiente fuzzy. A aplicação desta abordagem paraa análise dos modelos multicritério permitiu substituir as funções objetivo porconjuntos fuzzy, os quais foram capazes de reduzir a região de incerteza dassoluções e garantiu um maior grau de satisfação dos critérios colocados. Em linhasgerais, o algoritmo é separado em três etapas, onde as duas primeiras sãorealizadas otimizações monocritério e a terceira, a partir do conhecimento dosextremos de cada função objetivo, são construídas as funções de pertinência eefetuada busca da solução harmoniosa com base na análise dos modelos max-min.O estudo de caso foi realizado com dados reais de alimentadores da região centralde Minas Gerais. Para simulação do fluxo de potência na rede, foi implementado oalgoritmo de fluxo de potência baseado na técnica Backward-Forward Sweep. Osresultados obtidos comprovaram a aplicabilidade da metodologia proposta. Palavras-chave: Redes de distribuição. Recondutoramento. Alocação de reguladores de tensão. Otimização multicritério discreta. Tomada de decisões multicritério. This dissertation proposes a methodology for the optimization of the increasedcapacity of distribution networks through the solution of problems of optimalallocation of voltage regulators and the determination of feeder segments that mustbe rewired and selection of optimal cross sections, considering the objectivefunctions economic and quality of electricity supply. The construction of thesefunctions was based on criteria set by ANEEL through PRODIST. Taking intoaccount the discrete nature of the problems considered in this work, the algorithmwas based on a combination of algorithms and discrete optimization of generalizedBellman-Zadeh approach to decision making in fuzzy environment. Applying thisapproach to the analysis of multicriteria allowed to replace the objective functions forfuzzy sets, which were able to reduce the region of uncertainty of the solutions andprovides a higher degree of satisfaction of criteria placed. In general, the algorithm isseparated into three stages, where the first two optimizations are performedmonocriteria and the third from the knowledge of the extremes of each objectivefunction are constructed membership functions performed and the search forharmonious solution based on the analysis max-min models. The case study wasconducted on the data obtained for the real feeders from the central region of MinasGerais state. To simulate the power flow on the network, the algorithm based onBackward-Forward Sweep technique was implemented. The results proved theapplicability of the proposed methodology. Keywords: Distribution networks. Rewiring. Allocation of voltage regulators. Multicriteria discrete optimization. Multicriteria decision making..

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Bibliografia: f. 99-105 Neste trabalho, são estudados métodos para a tomada de decisão multicritério em grupo, levando-se em conta os seguintes aspectos do processo decisório: estruturação do problema; discussão entre os especialistas para a formação de consenso; modelagem das preferências; agregação das preferências individuais; geração de recomendações para o problema com base na análise multicritério do modelo matemático construído pelo grupo. Ênfase é dada à aquisição de preferências individuais e à formação de preferências coletivas. São propostos dois procedimentos para o tratamento das preferências individuais na formação do modelo das preferências coletivas, que permitem aos especialistas expressar não somente suas certezas, mas também suas incertezas. Um dos procedimentos apoia o processo de construção de um modelo das preferências coletivas, a partir da agregação ponderada das preferências individuais, sendo os pesos influenciados pelo nível de concordância e o nível de confiabilidade dos julgamentos de cada especialista. O outro procedimento corresponde a um esquema de consenso, que permite supervisionar a discussão entre os especialistas guiando-os em direção a um consenso. Ambos procedimentos fazem uso dos índices de concordância, consenso suave e incomparabilidade, sendo este último uma contribuição do presente trabalho, para o tratamento das discordâncias de opiniões e dos julgamentos duvidosos. A aplicabilidade das metodologias é demonstrada por meio da resolução de problemas de decisão associados ao planejamento estratégico em empresas de energia elétrica. Palavra-chave: Tomada de Decisão Multicritério em Grupo. Esquema de Consenso. Relações de Preferência Fuzzy. Estruturas de Preferência. Planejamento Estartégico. Abstract: In this work, methods for multiperson multicriteria decision making are investigated taking into account the following aspects of the decision making process: problem structuring; the supervision of the discussion process between experts for the formation of consensus; modeling the experts preferences; aggregation of the individual preferences; generation of advices based on multicriteria analysis of the mathematical model constructed by the group. The input of individual preferences and the collective preferences formation are emphasized. Two procedures are proposed for the treatment of individual preferences in shaping the model of collective preferences. They allow the experts to express not only their convictions, but also their doubts. One of the procedures supports the process of building a model of collective preferences, through the weighted aggregation of individual preferences, where the weights are influenced by the concordance level and the reliability level of the judgments presented by each expert. The other procedure corresponds to a consensus scheme, which enables one to supervise the discussion among the experts, guiding them towards a consensus. Both methods make use of a concordance index and a soft consensus index to deal with discordant opinions. They also make use of an incomparability index, which is a contribution of this work, for dealing with the unreliable judgments. The applicability of the methodologies is demonstrated through the resolution of decision problems associated with strategic planning in electric energy companies. Keywords: Multicriteria Decision Making in Group. Consensus Scheme. Fuzzy Preference Relations. Preference Structures. Strategic Planning.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Resumo: Este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta de método leve para o traçado de redes de distribuição de energia elétrica. As pesquisas permitiram desenvolver dois métodos de solução: Método Principal e Método Complementar. O Método Principal proposto utiliza, para avaliação das possibilidades de construção de rede, uma consideração especial das partes constantes de custos associados com a realização de obras de expansão no sistema de distribuição. Através de ligações sucessivas e de um indicador que contempla os principais custos associados com a nova rede, são avaliadas as possibilidades de construção dos ramos nas vizinhanças de cada nó de carga. O Método Complementar é aplicado, a partir da solução gerada pelo Método Principal, para analisar a viabilidade de criação de nós fictícios na rede que possibilitem a geração de caminhos alternativos com conseqüente redução no custo total da solução. Para avaliar os resultados gerados pelos métodos desenvolvidos é apresentado um estudo de caso aplicado sobre um conjunto de dados reais de uma distribuidora de energia elétrica. Nas análises, utiliza-se o Algoritmo de Prim como uma referência para comparações, uma vez que esse algoritmo é tradicionalmente utilizado em problemas de determinação de caminhos ótimos. Os resultados de aplicação dos métodos permitiram elaborar as recomendações relacionadas às áreas racionais da sua utilização e serviram para o desenvolvimento do correspondente software que faz parte da estrutura de ferramentas computacionais elaboradas no âmbito do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento - P&D 210 "Desenvolvimento de Modelos e Métodos para Otimização da Expansão do Sistema de Distribuição de Média Tensão", aprovado pela Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL e financiado pela Companhia Energética de Minas Gerais - CEMIG. Palavras chave: Traçado de redes. Distribuição de energia elétrica. Planejamento de expansão Abstract: The objective of this work is to present a proposal of a light method to electric energy distribution network tracing. The investigations have allowed the development of two solution methods: Main method and Complementing method. The proposed Main method uses, for evaluating the possibilities of network construction, a special consideration of the constant parts of costs associated with the expansion work accomplishment in a distribution system. Through of successive connections and of an indicator that contemplates the main cost components associated with a new network, the possibilities of constructing new branches at neighborhoods of each load bus are evaluated. The Complementing method is applied, starting from the solution generated by the Main method to analyze the rationality of creating fictitious buses in a network which permit one to introduce new alternative paths with consequent reduction in the total cost of the solution. To evaluate the results generated by the developed methods, an applied study case is presented on the basis of real data from an electric energy utility. In the analyses the Prim algorithm is used as a comparison reference, considering that it is traditionally used in problems of optimal paths determination. The results of applying the methods have allowed one to elaborate recommendations related to the rational areas of there use and have been used for the corresponding software development that is part of the structure of computational tools elaborated within the scope of the Research and Development Project - R&D 210 Development of Models and Methods for Optimizing the Medium Voltage Distribution System Expansion", approved by the National Electric Energy Agency (ANEEL) and financed by the Minas Gerais State Energy Company (CEMIG). Keywords: Network tracing. Electric energy distribution. Expansion planning.

Tese (Doutorado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Bibliografia: f. 216-227 Resumo: Este trabalho procede-se a um estudo sobre o setor de transportes nacional, para o consumo de combustíveis e possíveis cenários de longo prazo, em função da adoção dos modelos de simulação de Monte Carlo. Através do levantamento de dados e pela seleção de critérios relacionados ao problema são propostas e otimizadas funções objetivo, que buscam maximizar e minimizar o PIB Nacional e o PIB de Transportes. São aplicadas restrições, envolvendo os setores rodoviário, ferroviário, aquaviário, aeroviário, demanda versus consumo de combustíveis e variáveis econômicas implícitas, todos na condição otimizada. Baseado nos resultados obtidos estuda-se a influência de cada restrição, nas funções objetivo, buscando as melhores estratégias de longo prazo. Através da análise de sensibilidade, cuja visualização é possibilitada pela utilização dos métodos de programação linear e de sistemas computacionais disponíveis, pretende-se definir qual a confirmação para a matriz de transportes e a fonte energética dominante. Logo, as análises dos dados, advinda das respostas dos modelos de simulação, revelam-se essenciais para esclarecer o comportamento de longo prazo para os diferentes valores do modelo matemático proposto. Palavras-chave: transportes, combustíveis, simulação de Monte Carlo Abstract: This thesis proceeds a study of the national transport sector, for the fuel consumption and possible scenarios for the long term, in relation to the adoption of the Monte Carlo Model simulation. Through data collection and the selection criteria related to the problem are proposals and optimized objective functions, aiming to maximize and minimize the National GDP and the GDP of Transportation. Certain restrictions apply, involving road, rail, sea, air, demand versus fuel consumption and implicit economical variables, all in an optimal condition. Based on the obtained results, the influence of each constraint in the objective functions are analyzed, seeking the best strategies in the long-term. Through sensitivity analysis, whose visualization is made possible by the use of linear programming methods and computer systems available look for confirmations for transport and dominant energy source. Therefore, data analyses, obtaining results from the simulation models, are revealed essentially to clarify the long-term behavior for different values of the mathematical model proposal. Keywords: transports, fuels, Monte Carlo simulation

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 78-84 Resumo: O crescimento do mercado consumidor de energia elétrica exige, do governo e das empresas privadas, novos investimentos nas áreas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Com a desregulamentação do setor elétrico no Brasil, o governo pretendeu atrair o capital privado para as áreas de geração, transmissão e distribuição. Em particular, surgiu o incentivo para que os produtores independentes, proprietários de pequenas centrais hidrelétricas ou termoelétricas, geralmente com potências de até 30 MW, conectarem-se aos sistemas de distribuição e venderem sua energia ao mercado livre, pagando apenas a taxa de uso dos sistemas de distribuição. Esse incentivo gera uma necessidade de procurar a viabilidade, de diferentes pontos de vista (diversos índices técnicos e econômicos), da conexão das fontes da geração distribuída em redes de distribuição. Levando em consideração que a natureza do problema da conexão da geração distribuída em redes de distribuição tem um caráter multicritério, o objetivo deste trabalho é uma determinação da alocação de fontes de geração distribuída, particularmente constituídas por maquinas assíncronas, com base na análise multicritério. Foi usado o método de Bellman-Zadeh para procurar a melhor conexão entre 10 pontos previamente selecionados, localizados em ramais trifásicos e com estrutura adequada à conexão. Palavras-chave: sistemas de distribuição, geração distribuída, gerador assíncrono, planejamento e operação, tomada de decisões multicritério Abstract: An increase of an electric energy demand requires, from the government and private enterprises, new investments in areas of generation, transmission, and distribution of electric energy. With deregulation of the Brazilian electric energy branch, the government has decided to attract private investments to generation, transmission and distribution areas. In particular, an incentive has been arisen for independent producers, owners of small hydroelectric or thermoelectric plants, generally with power no bigger than 30 MW, to connect them to distribution systems and to sell their energy to a free market, paying only a tax of using distribution systems. This incentive generates the necessity to search for the viability, from the different points of view (diverse technical and economical indices), of connecting distributed generation sources to distribution networks. Taking into account that a nature of problems of distributed generation connecting in distribution networks is of a multicriteria character, the objective of the present work is a determination of allocating distributed generation sources, particularly asynchronous machines, based on the multicriteria analysis. The algorithm of Bellman-Zadeh was used to determine the best point to connect the DG unit. Ten points were previously selected, situated in three phases. Key-words: distribution systems, distributed generation, asynchronous generator, planning and operation, multicriteria decision making

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 89-95 Resumo: O presente trabalho é destinado ao controle de tensão (determinação de modos de operação dos meios básicos de controle de tensão) em sistemas de distribuição de energia elétrica. São consideradas duas colocações do problema. A primeira colocação está associada com a otimização monocritério, visando minimizar o consumo de energia de baixa qualidade, isto é, o consumo de energia com tensão fora dos limites adequados. A segunda colocação do problema se relaciona ao controle de tensão com eficiência energética. Associada a uma otimização bicritério, tal colocação tem por objetivo minimizar o consumo de energia de baixa qualidade e o consumo de energia ao longo de todo o período da curva de carga ou ainda a redução da energia consumida no horário de ponta. A minimização do consumo de energia de baixa qualidade é baseada numa síntese dos critérios integrais da qualidade de tensão e dos cálculos nos limites permissíveis de variação de tensão. A solucão do problema bicritério é baseada na aplicação da abordagem de Bellman-Zadeh para a tomada de decisões em ambiente fuzzy. Sua utilização permite obter as soluções harmoniosas com base em análise dos problemas max-min. Os resultados do trabalho permitem aumentar a eficiência de controle de tensão em sistemas de distribuição, incluindo o controle de tensão com gerenciamento de carga, algo utilizado em baixa escala no Brasil, e também elaborar as recomendações relacionadas à melhoria no planejamento dos sistemas de distribuição. Palavras-chave: sistemas de distribuição, controle de tensão, otimização bicritério, abordagem de Bellman-Zedeh Abstract: The present work is dedicated to voltage control (determination of operational modes of basic means of voltage control) in electric energy distribution systems. Two problem statements are considered. The first statement is associated with monocriteria optimization with the goal to minimize low quality energy consumption, i.e. consumption of energy with voltage outside of adequate limits. The second statement of the problem of energetically efficient voltage control is associated with minimization of low quality energy consumption and energy consumption during the all load curve interval as well as reducing of energy consumed during the peak time. The minimization of low quality energy consumption is based on synthesis of integral criteria of voltage quality and calculations on permissible levels of voltage variation. The solution of a bicriteria problem is based on applying the Bellman-Zadeh approach to decision making in a fuzzy environment. Its utilization permits one to obtain harmonious solutions on the basis of analyzing max-min problems. The results of the work permit one to increase of the efficiency of voltage control in distribution systems, including voltage control with load management, which is utilized in a low scale in Brazil, and also to elaborate recommendations related to improving the planning of distribution systems. Key-words: distribution systems, voltage control, bicriteria optimization, Bellman-Zedeh approach

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 78-82 Resumo: A automação em larga escala do planejamento e da operação de sistemas e subsistemas de potência mostra-se uma das principais direções a ser seguida para aumentar a eficiência no setor energético. Dentre os problemas de distribuição, considerando-se a estrutura de sistemas automatizados, é possível destacar a otimização de configuração de redes, associada com a mudança das estruturas topológicas através da alteração do estado das chaves. Essa é apontada como uma das mais efetivas maneiras para reduzir as perdas sem investimentos e pode influenciar significativamente os indicadores de confiabilidade de fornecimento de energia elétrica. O presente trabalho está relacionado com a modelagem desses indicadores, a partir de elementos da teoria da decisão estatística, visando estimar o desempenho futuro de um sistema de distribuição. Os indicadores utilizados são o DEC (Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora) e o FEC (Freqüência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora), os quais são estabelecidos pela ANEEL como critérios para apurar a continuidade do fornecimento de energia elétrica e o ENS (Energia Não Suprida), critério que reflete o interesse econômico das concessionárias. Com base nos dados modelados, é possível realizar a otimização de configuração de redes em sistemas de distribuição. Os indicadores citados podem ser otimizados separadamente ou em suas diferentes combinações. O trabalho inclui um estudo de caso com dados da CEMIG. Abstract: Large-scale automation in power system planning and operation is one of the main directions in increasing the efficiency in energy industry. Among distribution problems, considering the structure of automated systems, it is possible to distinguish optimization of network configuration, which is associated with a topological structure change by switches status alteration. This is known as one of the most effective ways to reduce losses without investments and can significantly influence on power supply reliability indices. The present work is related to modeling these indices, using statistical decision theory elements to estimate future distribution system performance. Used indices are SAIDI (System Average Interruption Duration Index) and SAIFI (System Average Interruption Frequency Index), which are established by ANEEL as criteria to measure electrical energy supply continuity, and ENS (Energy Not Supplied), which is a criterion reflecting utility economic interests. Based on modeled data, it is possible to realize optimization of network configuration in distribution systems. The indicated criteria can be optimized separately as well as in different combinations. This works includes a case study with using CEMIG data.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Bibliografia: f. 95-97. Resumo: O presente trabalho é dedicado à melhora da eficiência de operação de uma perfuratriz rotativa de grande porte utilizada no processo de mineração. Esta melhora está baseada no desenvolvimento de um modelo de controle que utiliza tecnologia de lógica fuzzy como alternativa ao controle PID convencional do sistema avanço e ao controle manual da velocidade de rotação da haste. No processo estudado, o sistema PID de avanço não atende as exigências de controle em situações críticas, quando é esperado que o controle se adapte e responda rápido aos distúrbios provenientes das mudanças nos perfis rochosos durante as perfurações para que não haja perda de produção. Isso somente é possível com a intervenção dos operadores humanos experientes em ações manuais de controle que demandam um grande esforço de raciocínio em manobras operacionais complexas. Outro ponto de melhoria está no controle manual de velocidade do sistema de rotação que se baseia na experiência do operador. O problema reside na dificuldade do operador manter o sistema de rotação trabalhando dentro dos limites de carga permitidos, quando ocorrem certas dificuldades operacionais, como instabilidade dos processos interativos (controle automático de avanço). A operação fora da região delimitada pela especificação do fabricante significa sobrecarga, situação que pode danificar o equipamento. Essas condições de controle aliadas à demanda por produção causam nos operadores muita pressão psicológica o que pode comprometer sua eficiência. Como solução é proposto um controlador fuzzy tipo Mamdani baseado em regras com modelagem de variáveis lingüísticas. A idéia é capturar o conhecimento do operador especialista através de procedimentos de lógica fuzzy. Os resultados do trabalho são direcionados a aplicações práticas na Cia Vale do Rio Doce. Abstract: The present work is dedicated to improvement the operation efficiency of a blasthole drill machine used in the mining process. This improvement is based on the development of a control model that uses fuzzy logic technology as alternative to conventional PID control from the pulldwn system and the manual speed control of rod rotation. In the studied process, the pulldown PID system does not reach the control requirements in critical situations. In this situation is expected that the control adapt and answer fast the perturbations which are proceeding from the changes in the rocky profiles during the drillings process so that it does not have loss of production. This is only possible with the intervention of experienced human operators through manual actions of control that demand a great reasoning effort in complex operational maneuvers. Another improvement point is in the manual speed control of the rotation system that is based on the operators experience. The problem is the difficulty for operator to keep the rotation system working inside of the allowed load limits when certain operational difficulties occur, as instability of the interactive processes (automatic pulldown control). The operation out of the region delimited for the manufacturer specification means overload that can damage the equipment. These control conditions allied with the demand for production cause in the operators much psychological pressure what can compromise their efficiency. As solution, it is proposed a Mamdani's fuzzy controller type based on rules which are modeling with linguistic variable. The idea is to capture the knowledge of the specialist operator through fuzzy logic procedures. A practical application of this work results is intended in the Vale do Rio Doce Company installations.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 77-83 Resumo: O presente trabalho é dedicado à formulação e solução de uma das mais importantes classes de problemas surgidos no planejamento e operação de sistemas de distribuição a otimização de configuração de redes de distribuição. Os resultados do trabalho são direcionados à automação do processo de escolha de configurações de redes em sistemas de distribuição, para diferentes níveis de hierarquia de seu planejamento e operação. Os resultados do trabalho permitem a otimização monocritério e multicritério de configuração de redes, levando em consideração os critérios de mínimo de perdas de potência, mínimo de perdas de energia e mínimo de consumo de energia de baixa qualidade, separadamente ou em diferentes combinações. Uma abordagem para a modelagem racional de configuração de redes em sistemas de distribuição e cálculo de seus modos de operação é desenvolvida e realizada usando a noção de mapeamento endereçado de segunda ordem. A solução dos problemas de otimização de configurações de redes em colocação multicritério é baseada na abordagem de Bellman-Zadeh para a tomada de decisões em ambiente fuzzy. Sua utilização oferece uma linha construtiva para se obter soluções harmoniosas com base na análise computacionalmente efetiva e rigorosa (do ponto de vista de pertinência ao conjunto de Pareto) de problemas max-min. Os resultados do trabalho foram implementados dentro de uma estrutura de sistema informativo-computacional. O sistema desenvolvido tem um caráter flexível e pode servir como base informativa para o desenvolvimento de sistemas de ampla automatização na solução de diversos problemas surgidos no planejamento e operação de sistemas de distribuição. O presente trabalho foi desenvolvido como uma parte do projeto "Otimização Monocritério e Multicritério da Configuração de Redes em Sistemas de Distribuição, Considerando-se a Reação dos Sistemas de Potência", financiado pela CEMIG-ANEEL. Abstract: The present work is dedicated to the statement and solution of one of the most important classes of problems arising in planning and operation of distribution systems optimization of distribution network configuration. The results of the work are aimed at automation of the process of choosing network configurations in distribution systems for different hierarchy levels of their planning and operation. The results of the work permit one to realize monocriteria and multicriteria optimization of network configuration taking into account criteria of minimum of power losses, minimum of energy losses and minimum of low quality energy consumption, separately and in different combinations. An approach to rational modeling of network configuration in distribution systems and calculation of their operational modes is developed and realized on the basis of the concept of address mapping of the second order. The solution of problems of optimizing network configuration in the multicriteria statement is based on the Bellman-Zadeh approach to decision making in a fuzzy environment. Its utilization provides a constructive line in obtaining harmonious solutions on the basis of computationally effective and rigorous (from the point of view of belonging to the Pareto set) analysis of max-min problems. The results of the work have been implemented within the framework of the information and computing system. The developed system is of a flexible character and may serve as an information basis for developing systems for a wide automation in solving diverse problems arising in distribution system planning and operation. The present work has been developed as part of the project "Monocriteria and Multicriteria Optimization of Networks Configuration in Distributions Systems, Taking into Account Power System Reaction", financed by the CEMIG-ANEEL.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 66-67 Este trabalho aborda aspectos metodológicos e de pesquisa de campo realizados sobre o planejamento de fontes de energia elétrica, por meio de usinas termelétricas, na PETROBRAS Petróleo Brasileiro S/A. O objetivo é a aplicação da abordagem multicritério, para encontrar soluções viáveis aos projetos e suas alternativas em análise, segundo os seus critérios estabelecidos. A consideração dos modelos multicritério é aplicada para resolver problemas de otimização, permitindo analisar e equacionar o problema proposto, visualizando as incertezas de decisões e julgando a alternativa viável. O problema é analisado com base em uma análise comparativa dos métodos multicritério PROMÉTHÉE e TODIM, com aplicação ao projeto hipotético de fontes de energia elétrica. A escolha e as características de cada método são evidenciadas ao longo desta dissertação. Observa-se que os resultados encontrados, em linhas gerais, pelo método PROMÉTHÉE e TODIM são similares. Algumas sugestões de interpretação e implementação dos métodos multicritério, para o problema em estudo são apresentadas. Os resultados deste trabalho têm aplicação e podem ser utilizados para resolver problemas de geração de energia elétrica. This work approaches methodologies aspects and of carried through research of field on the planning of electric power plants, by means of thermoelectric plants, in the PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S/A. The objective is the application of the boarding multicriterion, to find viable solutions to the projects and its alternatives in analysis, according to its established criteria. The consideration of the models multicriterion is applied to decide optimization problems, allowing to analyze and to equate the considered problem, visualizing the uncertainties of decisions and judging the viable alternative. The problem is analyzed on the basis of a comparative analysis of the methods multicriterion PROMÉTHÉE and TODIM, with application to the hypothetical project of electric power plants. The choice and the characteristics of each method are evidenced throughout this dissertation. It is observed that the found results, in general lines, for method PROMÉTHÉE and TODIM are similar. Some suggestions of interpretation and implementation of the methods multicriterion, for the problem in study are presented. The results of this work have application and can be used to decide problems of generation of electric energy.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 118-125 Resumo: Esta dissertação é dedicada ao desenvolvimento de modelos, métodos, algoritmos e um programa computacional direcionados à solução do problema de compensação ótima de potência reativa em sistemas de distribuição. A colocação do problema engloba a minimização do índice econômico geral, que reflete a eficiência dos investimentos de capital em fontes de potência reativa. Esse índice também inclui custos relacionados com a amortização, operação e manutenção de capacitores e equipamentos associados, perdas de energia, perdas de potência no período de ponta e perdas de potência no período fora de ponta. O modelo de otimização inclui ainda as restrições para os níveis de tensão permissíveis nas barras controladas, de acordo com normas da ANEEL. Os algoritmos de otimização relacionados à análise do modelo construído, consideram efetivamente a natureza discreta do problema e, também, das componentes permanentes dos custos das fontes de potência reativa. Isso serve para o aumento da adequação do modelo utilizado e, de tal forma, para o aumento da eficiência econômica real das soluções obtidas. Os resultados do trabalho foram implementados dentro de uma estrutura do software OARPS Alocação Ótima de Fontes de Potência Reativa, que serviu como base para cálculos experimentais na presente dissertação. Abstract: This dissertation is dedicated to the development of models, methods, algorithms, and a computational program directed at the solution of the problem of optimal compensation of reactive power in distribution systems. The problem statement covers the minimization of the general economic index, which reflects the efficiency of the investments of capital in reactive power sources. This index includes costs related to amortization, operation, and maintenance of capacitors and related equipment, energy losses, power losses during peak hours, and out of peak hours as well. The optimization model also includes constraints on admissible voltage levels for controlled buses in accordance with the ANEEL norms. The optimization algorithms related to analyzing the constructed model effectively consider the discrete nature of the problem and also permanent components of the cost of reactive power sources. This serves for increasing the adequacy of the used model and, as a sequence, for increasing the real efficiency of obtained solutions. The results of this work were implemented within the framework of software OARPS Optimal Allocation of Reactive Power Sources that has served as the basis for experimental calculations of the present dissertation.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Resumo: O presente trabalho é dedicado ao desenvolvimento e estudo das diferentes abordagens para a construção de modelos para a consideração da reação de sistemas de potência em problemas de otimização da configuração das redes em sistemas de distribuição. Levando em consideração que a análise direta da reação do sistema de potência é difícil de realizar, os caminhos estudados são relacionados à construção de modelos (equivalentes) funcionalmente orientados exatos e aproximados que permitem estimar a reação do sistema de potência associada com transferência ou tentativa de transferência de locação (locações) da desconexão em rede de distribuição. A disponibilidade dos equivalentes indicados abre a possibilidade de utilizar os diversos métodos para resolver os problemas da escolha dos lugares ótimos de desconexão em redes de distribuição considerando-se a reação dos sistemas de potência. Questões relativas à construção racional dos modelos exatos com base em aplicação das noções dos coeficientes de distribuição e impedâncias de influência são consideradas. Outra alternativa de estimação da reação dos sistemas de potência é associada com a aplicação das técnicas do planejamento fatorial de experimentos para a construção dos modelos aproximados que também são os equivalentes funcionais. É mostrada a racionalidade da utilização do planejamento fatorial de experimentos fracionais para a obtenção dos equivalentes funcionais com uma estrutura dada. As particularidades da análise estatística (relacionada à verificação da significância dos coeficientes dos modelos e a verificação da adequação dos modelos) são estudadas e os caminhos de superação das dificuldades, em particular, associadas com ausência dos resultados dos experimentos computacionais paralelos são discutidos. As correspondentes recomendações são elaboradas. A utilização dos resultados dessa dissertação permite aumentar a adequação dos modelos usados em solução de um dos mais importantes problemas de planejamento e operação de sistemas de distribuição otimização da configuração das redes e em conseqüência, o fundamento e a eficiência real das soluções, que podem ser obtidos com base em suas aplicações Abstract: The present work is dedicated to the development and investigation of different approaches for the construction of models for taking into account power system reaction in problems of optimizing configuration of networks in distribution systems. Considering that direct analysis of power system reaction is difficult to realize, investigated ways are related to the construction of exact and approximate models (equivalents), which are functionally oriented, and permit one to estimate power system reaction associated with transference or an attempt of transference of a location (locations) of disconnection in a distribution network. The availability of the indicated equivalents opens up the possibility of utilizing diverse methods to resolve problems of choosing optimal places of disconnection in distribution networks taking into account power system reaction. Questions related to the rational construction of exact models on the basis of applying the notions of distribution coefficients and influence impedances are considered. Another alternative of estimating power system reaction is associated with the application of techniques of factorial experimental design for constructing approximate models, which are functional equivalents as well. It is demonstrated the rationality of utilizing fractional factorial experimental design for obtaining functional equivalents with a given structure. Peculiarities of statistical analysis (related to testing of significance of model coefficients and testing of model adequacy) are studied and ways of overcoming difficulties, in particular, associated with the lack of parallel computational experiment results are discussed. The corresponding recommendations are elaborated. The utilization of the dissertation results permits one to increase the adequacy of used models in solving one of the most important problems of planning and operation of distribution systems optimization of network configuration and, as a result, the validity and real efficiency of solutions, which can be obtained on the basis of their applications

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 81-83 Resumo: Este trabalho apresenta uma estratégia de síntese de filtro robusto que assegura estabilidade assintótica global para uma classe de sistemas não-lineares, contínuos ou discretos no tempo. Esses sistemas são representados via modelagem fuzzy Takagi-Sugeno, onde um filtro global é obtido através da combinação fuzzy de filtros lineares individuais, sendo que cada um desses filtros locais é definido em um diferente ponto de operação dos estados estimados do sistema. Adicionalmente à modelagem fuzzy Takagi-Sugeno, a proposta de projeto do filtro assegura um nível pré-determinado Hoo de atenuação de ruídos para o erro de filtragem e considera incertezas nos parâmetros do modelo. O estudo se baseia em uma classe de sistemas que admite retardo no tempo. No entanto, o caso particular onde tais sistemas não apresentam esse retardo também será tratado. Finalmente, a descrição do problema de filtragem através de desigualdades matriciais lineares (DMLs) permite que o mesmo seja solucionado através de procedimentos de otimização convexa. Abstract: This work presents a strategy of robust filter synthesis that guarantees global asymptotic stability for a class of nonlinear, continuous- or discrete-time systems. This class of systems is represented via a Takagi-Sugeno fuzzy model, such that a global filter is obtained from the fuzzy combination of each local model (a individual linear filter) defined over different operating points of the estimated states of the plant system. Moreover the Takagi-Sugeno modelling, the proposal of the filter design assures a prescribed level of Hoo noise attenuation for the filtering error dynamics and considers the inclusion of parameters uncertainties. This study is also based on a class of nonlinear state-delayed systems. But the particular case of free-delay systems is also considered. Finally, the description of the filtering problem through linear matrix inequalities (LMIs) allows to solve the problem by means of convex optimization strategies.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 68-70 Resumo: Este trabalho apresenta condições suficientes para análise e síntese de controladores Hoo para sistemas lineares contínuos ou discretos e invariantes no tempo que estão sujeitos à influência de retardo no tempo na dinâmica do modelo, tanto no vetor de estados quanto na entrada de controle. Os modelos dos sistemas lineares considerados também podem ser aplicados a sistemas incertos descritos por incertezas paramétricas politópicas. As abordagens propostas são do tipo dependentes do tamanho do retardo no tempo, isto é, a duração do retardo no tempo desempenha um papel crucial na obtenção de soluções, no entanto, como exemplificado, podem fornecer soluções para sistemas independentes do retardo no tempo. Os resultados de análise e síntese são caracterizados para três classes de problemas que incluem sistemas com retardo variante no tempo no vetor de estados e/ou entradas de controle com mesmas durações ou com durações diferentes. Os casos para retardo constante no tempo são tratados como particularizações dos casos com retardo variante no tempo. A metodologia utilizada para se obter condições suficientes para análise Hoo está baseada em três pontos: a utilização de desigualdades matriciais lineares (LMIs -- Linear Matrix Inequalities), a seleção conveniente de funcionais do tipo Lyapunov-Krasovskii e a utilização de uma relação de produto vetorial recentemente introduzida na literatura. A implicação direta de se utilizar LMIs é permitir que se descreva os resultados para análise como problemas de factibilidade convexos. No entanto, a síntese de controladores Hoo é descrita como problemas de factilibilidade não-convexos. A fim de se contornar este problema, utiliza-se um algoritmo baseado em um método de linearização envolvendo LMIs. Este trabalho apresenta ainda vários exemplos retirados da literatura recente de controle para os quais são realizadas várias comparações entre as abordagens mais consideradas na literatura e as desenvolvidas nesta dissertação. Abstract: This work presents sufficient conditions to the analysis and Hoo control synthesis for linear time-invariant continuous- or discrete-time systems subjected to time-delays in the model dynamics in the states and control input. The linear systems models considered can also be applied to uncertain systems described by polytopic parametric uncertainties. The approaches proposed are delay-dependent, namely the time-delay size performs a crucial role in order to achieve the solutions, nevertheless, as will be exemplified, the same ones can provide solutions to delay-independent systems. The analysis and synthesis results are characterized to three classes of problems which include systems with time-varying delays on state vector and/or control input with the same size of time-delays or not. The cases considering constant time-delays are treated as particularities of the cases considering time-varying delays. The methodology applied to establish sufficient conditions to the Hoo analysis is based on three points: the use of linear matrix inequalities (LMIs), the selection of appropriated Lyapunov-Krasovskii functionals and the use of an inner product of two vectors introduced in the literature recently. The direct implication of working with LMIs is to allow to describe de analysis results as convex feasibility problems. Nevertheless, the Hoo control synthesis is described as non-convex feasibility problems. To handle with this difficulty, an algorithm based on a linearization method involving LMIs is applied. This work also presents several examples borrowed from the recent control literature for which are performed several comparisons between the most considered approaches in the literature and the ones developed here.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 96-102 Resumo: O presente trabalho é dedicado a formulação e solução de uma das mais importantes classes de problemas surgidos no planejamento e operação de sistemas de distribuição - a otimização de configuração de redes de distribuição.Os resultados do trabalho estão associados com a automatização do processo de escolha de configurações de redes em sistemas de distribuição para diferentes níveis de hierarquia de planejamento e operação e aumento da credibilidade e eficiência das soluções obtidas em suas bases. Embora os resultados do trabalho estejam diretamente associados com a otimização de configuração de redes para a minimização de perdas de potência ou energia, eles provêm a transição subseqüente para otimização multicritério de configuração de redes. Uma abordagem racional para modelagem de configuração de redes em sistemas de distribuição e cálculo de seus modos de operação é desenvolvida e realizada usando o mapeamento endereçado de segunda ordem. Métodos de otimização de configuração de redes com e sem restrições são apresentados . Esses métodos são baseados na concepção da descida coordenada e permitem implementar a solução tanto em bases mono quanto multicritério levando em consideração a reação do sistema de potência. Desde que os métodos estão associados com os passos de prova e passo de troca, que se ajustam a tecnologia da modelagem de configuração, correlações são estabelecidas para avaliar a eficiência dos passos de prova. Questões relativas a consideração do fator de incerteza na solução de problemas de configuração de redes e análise das correspondentes regiões de incerteza de decisões são consideradas e ilustradas tendo com base elementos da teoria dos jogos. Os resultados do trabalho são elaborados em um sistema informativo-computacional flexível que pode servir de base informativa para o desenvolvimento de sistemas de ampla automação na solução de diversos problemas surgidos no planejamento e operação de sistemas. Abstract: The present work is dedicated to the statement and solution of one of the most important classes of problems arising in planning and operation of distribution systems - optimization of distribution network configuration. The results of the work are aimed at automation of the process of choosing network configurations in distribution systems for different levels of planning and operation hierarchy and improvement of the credibility and factual efficiency of solutions obtained on their basis. Although the results of the work are directly associated with optimizing network configuration to minimize power losses or energy losses, they are to provide the subsequent transition to multicriteria optimizing network configuration. An approach to rational modeling of network configuration in distribution systems and their operational modes calculations is developed and realized on the basis of the concept of address mapping of the second order.Methods of unrestricted and restricted optimization of net work configuration are presented. These methods are based on the concept of coordinate descent and permit one to realize the solution on the monocriteria as well as multicriteria bases with taking into account a power system reaction. Since the methods are associated with trial and change steps, which fit into the technology of configuration modeling, correlations are constructed to evaluate the efficiency of trial steps. Questions of taking into account the uncertainty factor in solving the problems of network configuration and analyzing the corresponding decision uncertainty regions are considered and illustrated on the basis of elements of the theory of games.The results of the work are realized within the framework of the information and computing system. The system is flexible and may serve as information bases for developing systems for wide automation in solving diverse problems arising in planning and operating distribution systems.