Multi-areas optimal reactive power flow

This paper describes a method for the decentralized solution of the optimal reactive power flow (ORPF) problem in interconnected power systems. The ORPF model is solved in a decentralized framework, consisting of regions, where the transmission system operator in each area operates its system independently of the other areas, obtaining an optimal coordinated but decentralized solution. The proposed scheme is based on an augmented Lagrangian approach using the auxiliary problem principle (APP). An implementation of an interior point method is described to solve the decoupled problem in each area. The described method is successfully implemented and tested using the IEEE two area RTS 96 test system. Numerical results comparing the solutions obtained by the traditional and the proposed decentralized methods are presented for validation. ©2008 IEEE.

Optimization of multipulse converters with delta and Y-differential connections

This work presents a study regarding the optimization of multipulse converters. A general expression for the connection (Δ or Y) for both 12 and 18-pulses is obtained and describes the output voltages on the secondary windings, depending on the voltage reference from the primary. These generalized expressions allows choosing different ratios between input and output voltages and as result an optimum operation point for the converter can be calculated. Considering Δ-connected converters the optimum point occurs when the magnetic core of the autotransformer processes 18% and 17% of the output power for 12 and 18-pulses, respectively. For Y-connected converters the optimum point occurs when the kVA rating is 13% and 18% for 12 and 18-pulses, respectively. Based on these results magnetic elements can be calculated and designed leading to a great weight and volume reduction and also to lower costs and losses. Finally an analysis is made to improve the kVA rating of the transformers for 12 and 18 pulses converters. © 2009 IEEE.

Coupling rate measurement of a novel multi-actuated piezoelectric device using optical interferometry

The class of piezoelectric actuators considered in this paper consists of a multi-flexible structure actuated by two or more piezoceramic devices that must generate different output displacements and forces at different specified points of the domain and in different directions. The devices were modeled by finite element using the software ANSYS and the topology optimization method. The following XY actuators were build to achieve maximum displacement in the X and Y directions with a minimum crosstalk between them. The actuator prototypes are composed of an aluminum structure, manufactured by using a wire Electrical Discharge Machining, which are bonded to rectangular PZT5A piezoceramic blocks by using epoxy resin. Multi-actuator piezoelectric device displacements can be measured by using optical interferometry, since it allows dynamic measurements in the kHz range, which is of the order of the first resonance frequency of these piezomechanisms. A Michelson-type interferometer, with a He-Ne laser source, is used to measure the displacement amplitudes in nanometric range. A new optical phase demodulation technique is applied, based on the properties of the triangular waveform drive voltage applied to the XY piezoelectric nanopositioner. This is a low-phase-modulation-depth-like technique that allows the rapid interferometer auto-calibration. The measurements were performed at 100 Hz frequency, and revealed that the device is linear voltage range utilized in this work. The ratio between the generated and coupled output displacements and the drive voltages is equal to 10.97 nm/V and 1.76 nm/V, respectively, which corresponds to a 16% coupling rate. © 2010 IEEE.

Decentralized AC power flow for real-time multi-TSO power system operation

This paper adjusts decentralized OPF optimization to the AC power flow problem in power systems with interconnected areas operated by diferent transmission system operators (TSO). The proposed methodology allows finding the operation point of a particular area without explicit knowledge of network data of the other interconnected areas, being only necessary to exchange border information related to the tie-lines between areas. The methodology is based on the decomposition of the first-order optimality conditions of the AC power flow, which is formulated as a nonlinear programming problem. To allow better visualization of the concept of independent operation of each TSO, an artificial neural network have been used for computing border information of the interconnected TSOs. A multi-area Power Flow tool can be seen as a basic building block able to address a large number of problems under a multi-TSO competitive market philosophy. The IEEE RTS-96 power system is used in order to show the operation and effectiveness of the decentralized AC Power Flow. ©2010 IEEE.

Evolutionary multi-move path-relinking for transmission network expansion planning

This paper presents the application of a new metaheuristic algorithm to solve the transmission expansion planning problem. A simple heuristic, using a relaxed network model associated with cost perturbation, is applied to generate a set of high quality initial solutions with different topologies. The population is evolved using a multi-move path-relinking with the objective of finding minimum investment cost for the transmission expansion planning problem employing the DC representation. The algorithm is tested on the southern Brazilian system, obtaining the optimal solution for the system with better performance than similar metaheuristics algorithms applied to the same problem. ©2010 IEEE.

Multi-area decentralized optimal VAr planning using the Dantzig-Wolfe decomposition principle

This paper presents a new methodology for solving the optimal VAr planning problem in multi-area electric power systems, using the Dantzig-Wolfe decomposition. The original multi-area problem is decomposed into subproblems (one for each area) and a master problem (coordinator). The solution of the VAr planning problem in each area is based on the application of successive linear programming, and the coordination scheme is based on the reactive power marginal costs in the border bus. The aim of the model is to provide coordinated mechanisms to carry out the VAr planning studies maximizing autonomy and confidentiality for each area, assuring global economy to the whole system. Using the mathematical model and computational implementation of the proposed methodology, numerical results are presented for two interconnected systems, each of them composed of three equal subsystems formed by IEEE30 and IEEE118 test systems. © 2011 IEEE.

Multi-relational algorithm for mining association rules in large databases

Multi-relational data mining enables pattern mining from multiple tables. The existing multi-relational mining association rules algorithms are not able to process large volumes of data, because the amount of memory required exceeds the amount available. The proposed algorithm MRRadix presents a framework that promotes the optimization of memory usage. It also uses the concept of partitioning to handle large volumes of data. The original contribution of this proposal is enable a superior performance when compared to other related algorithms and moreover successfully concludes the task of mining association rules in large databases, bypass the problem of available memory. One of the tests showed that the MR-Radix presents fourteen times less memory usage than the GFP-growth. © 2011 IEEE.

Optimization of algorithm to identification of duplicate tuples through similarity phonetic based on multithreading

Aiming to ensure greater reliability and consistency of data stored in the database, the data cleaning stage is set early in the process of Knowledge Discovery in Databases (KDD) and is responsible for eliminating problems and adjust the data for the later stages, especially for the stage of data mining. Such problems occur in the instance level and schema, namely, missing values, null values, duplicate tuples, values outside the domain, among others. Several algorithms were developed to perform the cleaning step in databases, some of them were developed specifically to work with the phonetics of words, since a word can be written in different ways. Within this perspective, this work presents as original contribution an optimization of algorithm for the detection of duplicate tuples in databases through phonetic based on multithreading without the need for trained data, as well as an independent environment of language to be supported for this. © 2011 IEEE.

Application of an iterative method and an evolutionary algorithm in fuzzy optimization

This work develops two approaches based on the fuzzy set theory to solve a class of fuzzy mathematical optimization problems with uncertainties in the objective function and in the set of constraints. The first approach is an adaptation of an iterative method that obtains cut levels and later maximizes the membership function of fuzzy decision making using the bound search method. The second one is a metaheuristic approach that adapts a standard genetic algorithm to use fuzzy numbers. Both approaches use a decision criterion called satisfaction level that reaches the best solution in the uncertain environment. Selected examples from the literature are presented to compare and to validate the efficiency of the methods addressed, emphasizing the fuzzy optimization problem in some import-export companies in the south of Spain. © 2012 Brazilian Operations Research Society.

Estudo multi-instrumental do processo de desintegração de comprimidos envolvendo três classes de desintegrantes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Planejamento e despacho ótimo de reativos (VAr) em sistemas de energia elétrica multi-áreas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Inversão de dados de sísmica de refração profunda a partir da curva tempo-distância

O trabalho em pauta tem como objetivo o modelamento da crosta, através da inversão de dados de refração sísmica profunda, segundo camadas planas horizontais lateralmente homogêneas, sobre um semi-espaço. O modelo direto é dado pela expressão analítica da curva tempo-distância como uma função que depende da distância fonte-estação e do vetor de parâmetros velocidades e espessuras de cada camada, calculado segundo as trajetórias do raio sísmico, regidas pela Lei de Snell. O cálculo dos tempos de chegada por este procedimento, exige a utilização de um modelo cujas velocidades sejam crescentes com a profundidade, de modo que a ocorrência das camadas de baixa velocidade (CBV) é contornada pela reparametrização do modelo, levando-se em conta o fato de que o topo da CBV funciona apenas como um refletor do raio sísmico, e não como refrator. A metodologia de inversão utilizada tem em vista não só a determinação das soluções possíveis, mas também a realização de uma análise sobre as causas responsáveis pela ambiguidade do problema. A região de pesquisa das prováveis soluções é vinculada segundo limites superiores e inferiores para cada parâmetro procurado, e pelo estabelecimento de limites superiores para os valores de distâncias críticas, calculadas a partir do vetor de parâmetros. O processo de inversão é feito utilizando-se uma técnica de otimização do ajuste de curvas através da busca direta no espaço dos parâmetros, denominado COMPLEX. Esta técnica apresenta a vantagem de poder ser utilizada com qualquer função objeto, e ser bastante prática na obtenção de múltiplas soluções do problema. Devido a curva tempo-distância corresponder ao caso de uma multi-função, o algoritmo foi adaptado de modo a minimizar simultaneamente várias funções objetos, com vínculos nos parâmetros. A inversão é feita de modo a se obter um conjunto de soluções representativas do universo existente. Por sua vez, a análise da ambiguidade é realizada pela análise fatorial modo-Q, através da qual é possível se caracterizar as propriedades comuns existentes no elenco das soluções analisadas. Os testes com dados sintéticos e reais foram feitos tendo como aproximação inicial ao processo de inversão, os valores de velocidades e espessuras calculados diretamente da interpretação visual do sismograma. Para a realização dos primeiros, utilizou-se sismogramas calculados pelo método da refletividade, segundo diferentes modelos. Por sua vez, os testes com dados reais foram realizados utilizando-se dados extraídos de um dos sismogramas coletados pelo projeto Lithospheric Seismic Profile in Britain (LISPB), na região norte da Grã-Bretanha. Em todos os testes foi verificado que a geometria do modelo possui um maior peso na ambiguidade do problema, enquanto os parâmetros físicos apresentam apenas suaves variações, no conjunto das soluções obtidas.

Inversão de dados sísmicos de reflexão a partir da curva do tempo de trânsito

A presente Dissertação de Mestrado tem como objetivo o estudo do problema de inversão sísmica baseada em refletores planos para arranjo fonte-comum (FC) e ponto-médiocomum (PMC). O modelo direto é descrito por camadas homogêneas, isotrópicas com interfaces plano-horizontais. O problema é relacionado ao empilhamento NMO baseado na otimização da função semblance, para seções PMC corrigidas de sobretempo normal (NMO). O estudo foi baseado em dois princípios. O primeiro princípio adotado foi de combinar dois grupos de métodos de inversão: um Método Global e um Método Local. O segundo princípio adotado foi o de cascata, segundo a teoria Wichert-Herglotz-Bateman, que estabelece que para conhecer uma camada inferior tem-se que conhecer primeiro a camada superior (dissecação). A aplicação do estudo é voltada à simulação sísmica de Bacia Sedimentar do Solimões e de Bacia Marinha para se obter uma distribuição local 1D de velocidades e espessuras para a subsuperfície em horizontes alvo. Sendo assim, limitamos a inversão entre 4 e 11 refletores, uma vez que na prática a indústria limita uma interpretação realizada apenas em número equivalente de 3 a 4 refletores principais. Ressalta-se que este modelo é aplicável como condição inicial ao imageamento de seções sísmicas em regiões geologicamente complexas com variação horizontal suave de velocidades. Os dados sintéticos foram gerados a partir dos modelos relacionados a informações geológicas, o que corresponde a uma forte informação a priori no modelo de inversão. Para a construção dos modelos relacionados aos projetos da Rede Risco Exploratório (FINEP) e de formação de recursos humanos da ANP em andamento, analisamos os seguintes assuntos relevantes: (1) Geologia de bacias sedimentares terrestre dos Solimões e ma rinha (estratigráfica, estrutural, tectônica e petrolífera); (2) Física da resolução vertical e horizontal; e (3) Discretização temporal-espacial no cubo de multi-cobertura. O processo de inversão é dependente do efeito da discretização tempo-espacial do campo de ondas, dos parâmetros físicos do levantamento sísmico, e da posterior reamostragem no cubo de cobertura múltipla. O modelo direto empregado corresponde ao caso do operador do empilhamento NMO (1D), considerando uma topografia de observação plana. O critério básico tomado como referência para a inversão e o ajuste de curvas é a norma 2 (quadrática). A inversão usando o presente modelo simples é computacionalmente atrativa por ser rápida, e conveniente por permitir que vários outros recursos possam ser incluídos com interpretação física lógica; por exemplo, a Zona de Fresnel Projetada (ZFP), cálculo direto da divergência esférica, inversão Dix, inversão linear por reparametrização, informações a priori, regularização. A ZFP mostra ser um conceito út il para estabelecer a abertura da janela espacial da inversão na seção tempo-distância, e representa a influência dos dados na resolução horizontal. A estimativa da ZFP indica uma abertura mínima com base num modelo adotado, e atualizável. A divergência esférica é uma função suave, e tem base física para ser usada na definição da matriz ponderação dos dados em métodos de inversão tomográfica. A necessidade de robustez na inversão pode ser analisada em seções sísmicas (FC, PMC) submetida a filtragens (freqüências de cantos: 5;15;75;85; banda-passante trapezoidal), onde se pode identificar, comparar e interpretar as informações contidas. A partir das seções, concluímos que os dados são contaminados com pontos isolados, o que propõe métodos na classe dos considerados robustos, tendo-se como referência a norma 2 (quadrados- mínimos) de ajuste de curvas. Os algoritmos foram desenvolvidos na linguagem de programação FORTRAN 90/95, usando o programa MATLAB para apresentação de resultados, e o sistema CWP/SU para modelagem sísmica sintética, marcação de eventos e apresentação de resultados.

Relax and cut: limitantes duais para o problema do caixeiro viajante

Pós-graduação em Matemática - IBILCE

A Multi-Stage Stochastic Non-Linear Model for Reactive Power Planning Under Contingencies

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)