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Orientadores: Ariovaldo Verandio Garcia, Marcos Julio Rider Flores Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Abstract: In this work the Distribution System Integrated Planning (DSIP) problem is modeled as a mixed integer (binary) nonlinear program problem. Two techniques were investigated to solve this problem. First, a specialized Constructive Heuristic Algorithm (CHA) was implemented. A sensitivity index is used in each step of the CHA to add a circuit, a substation, a capacitor bank or a voltage regulator to the distribution system. This sensitivity index is obtained by solving the DSIP problem considering the numbers of circuits and substations to be added as continuous variables (the DSIP relaxed problem). The objective of the DSIP is to minimize the operation costs and the construction costs of circuits, substations, capacitors and voltage regulators, which are subjected to constraints of power balance, voltage magnitude, maximum circuit and substation capacities, taps control and radiality constraint. In addition, a local improvement phase to improve the initial solution of the CHA and a branching technique to avoid the infeasibility cases in the distribution system operation were included Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Carlos Alberto de Castro Junior, Marina Lavorato de Oliveira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Este trabalho apresenta a implementação de um modelo matemático de múltiplos estágios, com a alocação ótima da geração distribuída renovável, considerando repotenciação da subestação como suporte para o fornecimento de energia elétrica sob incerteza, em um ambiente de planejamento da operação e expansão de sistemas de distribuição. O problema é formulado usando um modelo estocástico de programação linear inteiro misto (PLIM) de dois estágios, onde as decisões de investimento são feitas na primeira etapa e as variáveis de operação dependentes do cenário são resolvidas na segunda etapa. O modelo visa minimizar os custos de investimento de geração distribuída renovável (energia fotovoltaica e eólica), custo de investimento de expansão da subestação, custos de operação e manutenção, custo das perdas de energia e o custo da energia adquirida no sistema de transmissão. As equações de fluxo de potência são linearizadas e as demais restrições incluem limites de tensão, capacidade da subestação e alimentadores, limites de geração renovável e restrições de investimento. O modelo foi testado e avaliado usando um sistema IEEE de 34 barras modificado e foi implementado na linguagem AMPL. O problema foi resolvido usando o solver comercial de otimização CPLEX. Os resultados obtidos mostram que a incorporação de uma subestação auxiliar resulta em substancial redução no custo final do plano ótimo de expansão. Palavras-chave: Planejamento, operação, geração distribuída, programação linear inteiro mista, energia renovável, programação estocástica de dois estágio Abstract: A model for the multi-stage, optimal allocation of renewable distributed generation considering the substation repowering as support for energy supply under uncertainty is proposed in this paper, as part of the distribution expansion planning. The problem is formulated using a stochastic two-stage multiperiod mixed-integer linear programming (MILP) model, where investment decisions are made in the first stage and scenario-dependent operation variables are solved in the second stage. The model aims to minimize renewable distributed generation (photovoltaic and wind) investment costs, substation expansion investment cost, operation and maintenance costs, energy losses cost, and the cost of the power purchased from the transmission system. The power flow equations are linearized, and the remaining constraints include voltage limits, substation and feeders capacities, renewable generation limits, and investment constraints. The model is tested and evaluated using a modified 34-bus IEEE network and was implemented in AMPL language. The results show that the incorporation of an auxiliary substation results in a substantial reduction in the final cost of the optimal expansion plan. Keywords ¿ Planning, operation, distributed generation, mixed-integer linear programming, renewable energy, two-stage stochastic programming Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES 1573340

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2017-03-23T14:50:03Z No. of bitstreams: 1 ADOLFO BLENGINI NETO.pdf: 3955942 bytes, checksum: 45ddc01c026b2c6b88359672fba01257 (MD5) Made available in DSpace on 2017-03-23T14:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADOLFO BLENGINI NETO.pdf: 3955942 bytes, checksum: 45ddc01c026b2c6b88359672fba01257 (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 Pontif?cia Universidade Cat?lica de Campinas ? PUC Campinas This study proposes the development of an environment for optimization of the operations of electrical distribution systems. The environment is proposed for the modern electrical distribution networks considering the possibility of inclusion of distributed generation and mesh topology. The environment is divided into three modules. The first module consists of standardizing the input and organization data of the network in memory using techniques of object-oriented software engineering. This approach simplifies the processes of nodal analysis of the circuits, improves the performance of the solution and allows reusing the objects and operations in other implementations. The second module is responsible for analyzing and represents network characteristics: topology, load model and distributed generation points. The third consists of the BFS, FW and OCF methods to perform the current flow calculation and allows the user to choose the desired algorithm, being able to present the currents and voltages in each iteration. The choice of different methods in the optimization environment allows the use of the most adherent method to the different network topologies, the types of load, the flexibility in the use of capacity constraints of the elements of the network and the inclusion of generation limits and voltage limits. In order to verify the adhesion and the efficiency of the environment, simulations were carried out on balanced three-phase circuits of primary distribution of 11, 33 and 400 buses with different load models, radial or mesh topology, with and without distributed generation. Esta pesquisa prop?e-se ao desenvolvimento de um ambiente para otimiza??o da opera??o de sistemas de distribui??o de energia. O ambiente ? aderente ?s modernas redes de distribui??o de energia por considerar a possibilidade de inclus?o de gera??o distribu?da e topologia em malha. O ambiente est? dividido em tr?s m?dulos. O primeiro m?dulo consiste na padroniza??o dos dados de entrada e organiza??o da rede em mem?ria no formato de grafo utilizando t?cnicas de engenharia de software orientada a objetos. Este enfoque simplifica os processos de an?lises nodais dos circuitos, melhora o desempenho da solu??o e permite reaproveitar os objetos e opera??es em outras implementa??es. O segundo m?dulo ? respons?vel pela an?lise e representa??o das caracter?sticas da rede: topologia, modelo de cargas e pontos de gera??o distribu?da. O terceiro consiste dos m?todos BFS, FW e OCF para a execu??o do c?lculo do fluxo de corrente e d? a op??o ao usu?rio de escolha do enfoque desejado, podendo apresentar as correntes e tens?es em cada itera??o. A op??o de escolha de diferentes m?todos no ambiente de otimiza??o possibilita o uso do m?todo mais aderentes ?s diferentes topologias de rede, aos tipos modelos de carga, a flexibilidade no uso de restri??es de capacidade dos elementos da rede e a inclus?o de limites de gera??o e limites de tens?o. Com a finalidade de comprovar a ader?ncia e efici?ncia do ambiente foram realizadas simula??es em circuitos trif?sicos equilibrados de distribui??o prim?ria com 11, 33 e 400 barras com modelos de carga constante, topologia radial, anel, com e sem gera??o distribu?da.

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2017-03-23T16:32:26Z No. of bitstreams: 1 TIAGO FERRAZ DE ARRUDA E AGUIRRE.pdf: 2934402 bytes, checksum: 0c5e2b67a128e05fdf51ba8be3b36d3d (MD5) Made available in DSpace on 2017-03-23T16:32:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TIAGO FERRAZ DE ARRUDA E AGUIRRE.pdf: 2934402 bytes, checksum: 0c5e2b67a128e05fdf51ba8be3b36d3d (MD5) Previous issue date: 2017-02-09 Pontif?cia Universidade Cat?lica de Campinas ? PUC Campinas Brazil is a Federative Republic with 5,641 municipalities, and 94% of them (5,336) with less than 100,000 inhabitants, and 72% (4,074) with less than 20,000 inhabitants. Due to the low investment in urban planning and disaster forecast, the public sector response time of cities, state and federation is longer than the expected by the population that need to live with tragedy imminent risk. Financial resources restriction of small cities together with low investment in ICT solutions to improve the quality of the services delivered to the population. However, the financial impact after tragedy is significant. Considering the expenses increase with disasters impacts and the disaster planning financial investment resources restriction context, the use of open standards in network components (sensors, hubs, proxies, database systems), with cloud data processing, allows solution design and implementation to leverage the natural disasters management planning in small cities with effectiveness and cost significantly lower than the currently available solutions. This study deals with the proposition and implementation of a flood risk management system, allowing its integration with sensor networks with to assist risk analysts in identifying and warning floods, enabling notification service through mobile devices of the interested community. This work seeks to minimize mainly the social and financial damage caused by floods. Brasil ? uma Rep?blica Federativa que possui 5.641 munic?pios sendo 5.336 deles (94%) com popula??o inferior a 100.000 habitantes, e 4.074 com popula??o inferior a 20.000 habitantes (72%). Com pouco investimento em planejamento urbano e na antecipa??o de desastres, o tempo de atendimento do setor p?blico, na esfera municipal, estadual ou federal est? aqu?m do esperado pela popula??o que precisa conviver com o risco iminente de trag?dia. A restri??o de recursos financeiros nos munic?pios pequenos corrobora com o baixo investimento em solu??es de tecnologia de informa??o e comunica??es para melhorar a qualidade dos servi?os prestados ? popula??o. Considerando o crescimento das despesas com impactos de desastres e o contexto de restri??o de recursos financeiros para investimento em planejamento e antecipa??o de desastres, a utiliza??o de padr?es abertos nos elementos da rede (sensores, aglutinadores e replicadores de dados (proxies) e sistemas de banco de dados), em conjunto com processamento de dados em nuvem (cloud computing), possibilita o projeto e implementa??o de solu??o para apoiar o planejamento e gest?o de desastres naturais em pequenos munic?pios com boa assertividade e custo significativamente inferior ?s solu??es atualmente dispon?veis. Este trabalho trata da proposi??o e implementa??o de um sistema de ger?ncia de risco de enchentes, possibilitando sua integra??o com redes de sensores para auxiliar os analistas de riscos na identifica??o e alerta de possibilidade de enchentes, ativando servi?o de notifica??es por meio de dispositivos m?veis da comunidade interessada. Busca-se minimizar, principalmente, os preju?zos sociais e financeiros ocasionados por enchentes.

Orientador: Jefferson Cruz dos Santos Leite Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica Resumo: Neste trabalho, aborda-se alguns aspectos da doença Hanseníase: sua história, seus aspectos clínicos e epidemiológicos. Também acrescentou-se os aspectos históricos, geográficos e demográficos da cidade de Codó no Estado do Maranhão, bem como um levantamento da situação da doença no município. Apresenta-se como embasamento teórico os modelos epidemiológicos SI e SIR escritos através das equações de diferenças nitas como modelos matemáticos determinísticos de tempo discreto. Finalmente, apresenta-se uma modelagem matemática da Hanseníase para o município de Codó através de uma equação logística discreta com o intuito de descrever e avaliar a dinâmica da epidemia da doença, bem como fazer projeções para a população de infecciosos do município de Codó, com dados compreendidos no período entre 2001 a 2014 fornecidos pela Secretaria Municipal de Saúde através do setor de Vigilância Epidemiológica do município de Codó Abstract: This work, abboard something aspects of the sickness Hanseniase: your history, your clinic aspects and epidemiologicals. Also increased the aspects historics, geografhics and demographics of he city of Codo in the State of Maranhao, Well how a raisement of the situation of the sickness in the community. Present its how theory basement the epidemiological models SI and SIR write through of the equations of nnish diernces how mathematic models determinist of discret time. Finally, present its a mathematic moderat for the community of Codo through of an equation logistic discret with the purpose of to describle and estimate the dinamic of the epidemic of the sickness, how well to make projections for a population of infectionely of the community of Codo, with dice understantings in the age betweem 2001 by 2014, furmisheds by Municipal Secretary of Health through of sector of Epidemiological Vigilance of the community of Codo Mestrado Matemática Aplicada e Computacional Mestre em Matemática Aplicada e Computacional

Orientadores: Carlos Alberto de Castro Junior, Marina Lavorato de Oliveira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O armazenamento de energia elétrica é uma questão em pauta há muitos anos e que até o presente momento não foi totalmente resolvida, sobretudo sob a perspectiva econômica. Apesar do alto custo, é importante para as empresas distribuidoras de energia elétrica conhecer políticas de operação desses dispositivos de modo a utilizar essa tecnologia de maneira mais eficaz. Os dispositivos de armazenamento de energia representam importantes elementos para auxiliar na operação de sistemas de distribuição de energia elétrica. Considerando a presença de fontes de energia renováveis, o uso destes dispositivos proporciona serviços auxiliares e aumenta a eficiência e flexibilidade do sistema. Este trabalho apresenta a implementação de um modelo matemático de programação cônica de segunda ordem inteira mista com o objetivo de resolver o problema de alocação e operação ótima de dispositivos de armazenamento de energia em sistemas de distribuição de energia elétrica. O modelo utilizado determina a localização do dispositivo no sistema bem como seu ciclo ótimo de operação. Adicionalmente a solução determina o chaveamento dos bancos de capacitores presentes no sistema. Utilizando ferramentas de otimização clássica existentes, o uso do modelo cônico garante a convergência e otimalidade do ponto de operação encontrado. Para avaliar o modelo matemático proposto são utilizados os sistemas teste de 11 e 42 barras. O modelo matemático de programação foi escrito na linguagem AMPL. O problema foi resolvido usando o "solver" comercial de otimização CPLEX Abstract: The use of electrical energy storage devices has been under study for many years and up until now the problem has not been fully solved, especially from the economic outlook. Despite the high cost, it is important to the power distribution utilities to understand the operating features of these devices so as to use them more effectively. The introduction of energy storage devices is an important element to assist the operation of electricity distribution systems. The presence of renewable energy sources may provide ancillary services and increases the system efficiency and flexibility. This work presents the implementation of a mixed integer second order cone programming in order to solve the problem of allocation and optimal operation of energy storage devices for radial distribution networks. The model provides an optimal loading and discharging cycle of the devices in order to minimize operational system costs considering also the preservation and shelf life of these devices. Using existing classical optimization tools, the use of the conical model ensures convergence and optimality of the operating point. To evaluate the mathematical model, tests systems with 11 and 42 buses are used. The mathematical model was written in the language AMPL. The problem was solved using the commercial optimization solver CPLEX Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica CAPES