Increase of the Delivered Power Probability in Distribution Networks using Pareto DC Programming

A methodology to increase the probability of delivering power to any load point through the identification of new investments in distribution network components is proposed in this paper. The method minimizes the investment cost as well as the cost of energy not supplied in the network. A DC optimization model based on mixed integer non-linear programming is developed considering the Pareto front technique in order to identify the adequate investments in distribution networks components which allow increasing the probability of delivering power for any customer in the distribution system at the minimum possible cost for the system operator, while minimizing the energy not supplied cost. Thus, a multi-objective problem is formulated. To illustrate the application of the proposed methodology, the paper includes a case study which considers a 180 bus distribution network

Instance generators and test suites for the multiobjective quadratic assignment problem

We describe, and make publicly available, two problem instance generators for a multiobjective version of the well-known quadratic assignment problem (QAP). The generators allow a number of instance parameters to be set, including those controlling epistasis and inter-objective correlations. Based on these generators, several initial test suites are provided and described. For each test instance we measure some global properties and, for the smallest ones, make some initial observations of the Pareto optimal sets/fronts. Our purpose in providing these tools is to facilitate the ongoing study of problem structure in multiobjective (combinatorial) optimization, and its effects on search landscape and algorithm performance.

Uma colônia de formigas para o caminho mais curto multiobjetivo

Multi-objective combinatorial optimization problems have peculiar characteristics that require optimization methods to adapt for this context. Since many of these problems are NP-Hard, the use of metaheuristics has grown over the last years. Particularly, many different approaches using Ant Colony Optimization (ACO) have been proposed. In this work, an ACO is proposed for the Multi-objective Shortest Path Problem, and is compared to two other optimizers found in the literature. A set of 18 instances from two distinct types of graphs are used, as well as a specific multiobjective performance assessment methodology. Initial experiments showed that the proposed algorithm is able to generate better approximation sets than the other optimizers for all instances. In the second part of this work, an experimental analysis is conducted, using several different multiobjective ACO proposals recently published and the same instances used in the first part. Results show each type of instance benefits a particular type of instance benefits a particular algorithmic approach. A new metaphor for the development of multiobjective ACOs is, then, proposed. Usually, ants share the same characteristics and only few works address multi-species approaches. This works proposes an approach where multi-species ants compete for food resources. Each specie has its own search strategy and different species do not access pheromone information of each other. As in nature, the successful ant populations are allowed to grow, whereas unsuccessful ones shrink. The approach introduced here shows to be able to inherit the behavior of strategies that are successful for different types of problems. Results of computational experiments are reported and show that the proposed approach is able to produce significantly better approximation sets than other methods

On the efficiency of an alternative codification for multiobjective service restoration in electric distribution networks

This paper proposes an alternative codification to solve the service restoration in electric power distribution networks using a SPEA2 multiobjective evolutionary algorithm, assuming the minimization of both the load not supplied and the number of switching operations involved in the restoration plan. Constrains as the line, power source and voltage drop limits in order to avoid the activation of protective devices are all included in the proposed algorithm. Experimental results have shown the convenience on considering these new representations in the sense of feasibility maintenance and also in the sense of better approximation to the Pareto set. ©2009 IEEE.

Optimal trajectory and solution of the inverse kinematics of a robotic manipulator by genetic algorithms

This paper presents the generation of optimal trajectories by genetic algorithms (GA) for a planar robotic manipulator. The implemented GA considers a multi-objective function that minimizes the end-effector positioning error together with the joints angular displacement and it solves the inverse kinematics problem for the trajectory. Computer simulations results are presented to illustrate this implementation and show the efficiency of the used methodology producing soft trajectories with low computing cost. © 2011 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

A mixed-integer LP model for the optimal allocation of voltage regulators and capacitors in radial distribution systems

This paper presents a mixed-integer linear programming model to solve the problem of allocating voltage regulators and fixed or switched capacitors (VRCs) in radial distribution systems. The use of a mixed-integer linear model guarantees convergence to optimality using existing optimization software. In the proposed model, the steady-state operation of the radial distribution system is modeled through linear expressions. The results of one test system and one real distribution system are presented in order to show the accuracy as well as the efficiency of the proposed solution technique. An heuristic to obtain the Pareto front for the multiobjective VRCs allocation problem is also presented. © 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Otimização vetorial e técnicas de mistura de herbicidas aplicadas ao controle de plantas daninhas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Algoritmo genético especializado na resolução de problemas com variáveis contínuas e altamente restritos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uma abordagem multiobjetivo para o problema de corte de estoque unidimensional

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise crítica de aspectos de modelagem matemática no planejamento da expansão a longo prazo de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Uma contribuição para a otimização de portfólios de séries heteroscedásticas usando projeto de experimento de misturas: uma abordagem do desirability aplicada a modelos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Projeto multicritério de filtros harmônicos passivos para instalações industriais utilizando técnicas de inteligência computacional

Devido ao auge do crescimento industrial na Região Norte e, em especial, o Pólo Industrial de Manaus (PIM), são necessários obter ferramentas matemáticas que facilitem ao especialista tomar decisões sobre a seleção e dimensionamento dos filtros harmônicos que proporcionam neutralizar os efeitos prejudiciais dos harmônicos gerados pelas cargas não lineares da indústria e alcançar conformidade com os padrões das normas de qualidade de energia correspondentes. Além disso, como os filtros harmônicos passivos têm a capacidade de gerar potência reativa à rede, estes meios são eficazes compensadores de potência reativa e, portanto, podem conseguir uma economia significativa no faturamento de energia elétrica consumida por essas instalações industriais. Esta tese tem como objetivo geral desenvolver um método matemático e uma ferramenta computacional para a seleção da configuração e parâmetros do projeto de um conjunto de filtros harmônicos passivos para sistemas elétricos industriais. Nesta ótica, o problema de otimização da compensação de harmônicos por meio de filtros passivos foi formulado como um problema multiobjetivo que considera tanto os objetivos da redução da distorção harmônica como da efetividade econômica do projeto considerando as características das tarifas brasileiras. Todavia, a formulação apresentada considera as restrições relevantes impostas pelas normas brasileiras e estrangeiras. A solução computacional para este problema foi conseguida, usando o algoritmo genético NSGA-II que determina um conjunto de soluções ótimas de Pareto (Fronteira) que permitem ao projetista escolher as soluções mais adequadas para o problema. Por conseguinte, a ferramenta computacional desenvolvida tem várias novidades como: não só calcula os parâmetros que caracterizam os filtros, como também seleciona o tipo de configuração e o número de ramos do filtro em cada barra candidata de acordo com um conjunto de configurações pré-estabelecidas; têm implementada duas normas para a avaliação das restrições de qualidade de energia (Prodist-Módulo 8 e IEEE 519-92) que podem ser selecionadas pelo usuário; determina soluções com bons indicadores de desempenho para vários cenários característicos e não característicos do sistema que permitem a representação das as variações diárias da carga; das variações dos parâmetros do sistema e dos filtros; avalia o custo das contas de energia numa rede elétrica industrial que tem diferentes condições de operação (cenários característicos); e avalia o efeito econômico de filtros de harmônicos como compensadores de potência reativa. Para desenvolver a ferramenta computacional adequada desta tese, foi empregado um modelo trifásico em coordenadas de fase para redes de energia elétrica industriais e de serviços onde foram feitos vários programas utilizando várias ferramentas computacionais adicionais. Estas ferramentas compreendem um programa de varredura de freqüência, um programa do fluxo de harmônicos por injeção de correntes e um programa de fluxo de potência à freqüência fundamental. Os resultados positivos desta tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens do método desenvolvido.

Geração e otimização de trajetórias de um manipulador robótico utilizando algoritmos genéticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Índices de confiabilidade devido a vegetação e planejamento de podas de árvores em redes de distribuição

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Double-objective economic statistical design of the VP T-2 control chart: Wald's identity approach

Research has shown that applying the T-2 control chart by using a variable parameters (VP) scheme yields rapid detection of out-of-control states. In this paper, the problem of economic statistical design of the VP T-2 control chart is considered as a double-objective minimization problem with the statistical objective being the adjusted average time to signal and the economic objective being expected cost per hour. We then find the Pareto-optimal designs in which the two objectives are met simultaneously by using a multi-objective genetic algorithm. Through an illustrative example, we show that relatively large benefits can be achieved by applying the VP scheme when compared with usual schemes, and in addition, the multi-objective approach provides the user with designs that are flexible and adaptive.