Mathematical decomposition technique applied to the probabilistic power flow problem

In this paper a framework based on the decomposition of the first-order optimality conditions is described and applied to solve the Probabilistic Power Flow (PPF) problem in a coordinated but decentralized way in the context of multi-area power systems. The purpose of the decomposition framework is to solve the problem through a process of solving smaller subproblems, associated with each area of the power system, iteratively. This strategy allows the probabilistic analysis of the variables of interest, in 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. An efficient method for probabilistic analysis, considering uncertainty in n system loads, is applied. The proposal is to use a particular case of the point estimate method, known as Two-Point Estimate Method (TPM), rather than the traditional approach based on Monte Carlo simulation. The main feature of the TPM is that it only requires resolve 2n power flows for to obtain the behavior of any random variable. An iterative coordination algorithm between areas is also presented. This algorithm solves the Multi-Area PPF problem in a decentralized way, ensures the independent operation of each area and integrates the decomposition framework and the TPM appropriately. The IEEE RTS-96 system is used in order to show the operation and effectiveness of the proposed approach and the Monte Carlo simulations are used to validation of the results. © 2011 IEEE.

Probabilistic analysis of the distributed power generation in weakly meshed distribution systems

This paper presents an approach for probabilistic analysis of unbalanced three-phase weakly meshed distribution systems considering uncertainty in load demand. In order to achieve high computational efficiency this approach uses both an efficient method for probabilistic analysis and a radial power flow. The probabilistic approach used is the well-known Two-Point Estimate Method. Meanwhile, the compensation-based radial power flow is used in order to extract benefits from the topological characteristics of the distribution systems. The generation model proposed allows modeling either PQ or PV bus on the connection point between the network and the distributed generator. In addition allows control of the generator operating conditions, such as the field current and the power delivery at terminals. Results on test with IEEE 37 bus system is given to illustrate the operation and effectiveness of the proposed approach. A Monte Carlo Simulations method is used to validate the results. © 2011 IEEE.

Fluxo de potência trifásico probabilístico para redes de distribuição usando o método de estimação por pontos

In this paper the point estimation method is applied to solve the probabilistic power flow problem for unbalanced three-phase distribution systems. Through the implementation of this method the probability distribution functions of voltages (magnitude and angle) as well as the active and reactive power flows in the branches of the distribution system are determined. Two different approaches of the point estimation method are presented (2m and 2m+1 point schemes). In order to test the proposed methodology, the IEEE 34 and 123 bus test systems are used. The results obtained with both schemes are compared with the ones obtained by a Monte Carlo Simulation (MCS).

Espacialização das estimativas de contaminação de águas subterrâneas por Tebuthiuron

Improper use of pesticides can lead to significant environmental impacts such as, contamination of environmental compartments, being the aquatic compartments the most vulnerable. In this context, the spatialization of pesticides concentrations estimative in groundwater provides important insights for decision making in managing and monitoring pesticides use. This study aimed to spatialize estimatives of groundwater contamination by Tebuthiuron, from different irrigation depths in the Rio Pardo basin, Pardinho-SP, Brazil. The simulations were performed using the ARAquá computer system, considering 0mm, 200 mm and 400 mm annual irrigation depths. Geostatistical techniques were used to obtain the spatial distribution of the simulated estimative. Tebuthiuron maps estimating concentration in groundwater were obtained by Kriging interpolation method, and indicated the areas with high potential for groundwater contamination. Considering all the simulations, it was concluded that there was no risk of groundwater contamination by Tebuthiuron in the study area.

Submerged macrophytes height estimation by echosounder data sample

Traditional methods of submerged aquatic vegetation (SAV) survey last long and then, they are high cost. Optical remote sensing is an alternative, but it has some limitations in the aquatic environment. The use of echosounder techniques is efficient to detect submerged targets. Therefore, the aim of this study is to evaluate different kinds of interpolation approach applied on SAV sample data collected by echosounder. This study case was performed in a region of Uberaba River - Brazil. The interpolation methods evaluated in this work follow: Nearest Neighbor, Weighted Average, Triangular Irregular Network (TIN) and ordinary kriging. Better results were carried out with kriging interpolation. Thus, it is recommend the use of geostatistics for spatial inference of SAV from sample data surveyed with echosounder techniques. © 2012 IEEE.

Aplicação do eletrocapilaridade na manipulação de microgotas

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

Espacialização das estimativas de contaminação de água subterrânea por defensivos agrícolas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Uso do território, experiências inovadoras e sustentabilidade: um estudo em unidades de produção familiares de agricultores/as na área de abrangência do Programa PROAMBIENTE, Nordeste Paraense

Este estudo avaliou a sustentabilidade das experiências inovadoras baseadas em indicadores e critérios fundamentados em teorias científicas pela percepção de agricultores/as dos municípios de Irituia, São Domingos do Capim, Concórdia do Pará e Mãe do Rio na área de abrangência do Pólo Rio Capim do programa PROAMBIENTE. Objetivou-se compreender o cotidiano desses atores sociais no uso do território por meio de práticas de mínimo impacto ambiental e os motivos que os levaram a estender os tradicionais sitos ou quintais para outras parcelas das Unidades de Produção Familiares (UPFs), transformando-as em Sistemas Agroflorestais (SAFs). A metodologia adotada compreendeu na construção de um formulário, a coleta de dados empíricos e convívio direto em 78 UPFs o que permitiu a identificação de constructo de variabilidade pela Análise Fatorial, estabelecendo quatro fatores: produção e comercialização; prática de produção; intervenção e questão de gênero. O primeiro fator foi utilizado como critério para a seleção e retorno em 18 UPFs definidas para aplicar o questionário e o formulário de notas avaliativas referentes aos indicadores econômicos, social, cultural e ecológico-ambiental. A avaliação da sustentabilidade foi feita por meio da consolidação destes indicadores utilizando o método agroecológico da “Ameba” e o mapeamento da mesma pelo método de interpolação do “vizinho mais próximo” na área de estudo. Como resultados aos indicadores cultural e ecológico/ambiental, apresentaram-se em melhores condições em termos de sustentabilidade com a conceituação de bom para excelente, enquanto que Inversamente foi a situação demonstrada pelos indicadores social e econômico, dos quais os resultados avaliados estão no limiar do que se pode deduzir como sustentável com desempenho de fraco para suficiente.

Variação da precipitação por método de interpolação geoestatística

Este artigo analisa a variação da precipitação na bacia hidrográfica Tocantins-Araguaia no período de duas décadas, tomando como base as estações pluviométricas do banco de dados HidroWeb, da Agência Nacional de Águas, nos anos de 1983, 1993 e 2003. As informações foram sistematizadas e tratadas a partir de métodos hidrológicos como método de contorno e interpolação por krigagem ordinária. O tratamento considerou a consistência dos dados das estações e os períodos de estudo. Os resultados demonstraram que o volume total de água precipitada anualmente não se alterou significativamente nos 20 anos estudados, ocorrendo, no entanto, uma significativa variação em sua distribuição espacial. Analisando-se as isoietas e o volume precipitado constatou-se que houve deslocamento da precipitação, no sentido Tocantins Baixo (TOB) aproximadamente de 10% do volume total precipitado. Tal deslocamento pode estar ligado a mudanças globais e/ou pode ser causado por atividades antrópicas ou fenômenos naturais regionais, cuja análise foge ao escopo deste trabalho.

Estudo do método de empilhamento SRC e aplicação em dados sintéticos e reais

O empilhamento sísmico é um método de imageamento utilizado para simulação de seções sísmicas com afastamento nulo (AN) a partir de dados de cobertura múltipla, produzindo um aumento da razão sinal/ruído na seção simulada. Este método é realizado usando o processamento convencional denominado ponto médio comum (PMC), através das chamadas correções sobretempo normal e sobretempo oblíquo (STN/STO). Alternativamente, um novo método de empilhamento sísmico, denominado superfície de reflexão comum (SRC) pode ser usado para simular seções sísmicas em afastamento nulo (AN). O método SRC tem como principais características: 1) a construção de uma aproximação do tempo de trânsito de reflexões primárias na vizinhança de um raio de reflexão normal; 2) esta aproximação de empilhamento tem como parâmetros os ângulos de emergência do raio normal e os raios de curvaturas de duas ondas hipotéticas denominadas onda ponto de incidência normal (onda PIN) e onda normal (onda N). O método pressupõe ainda que a velocidade da onda longitudinal na parte superior do modelo próxima à superfície da Terra seja conhecida. Para determinar adequadamente os parâmetros supracitados, fundamentais para o método de imageamento SRC, são necessárias estratégias de busca que utilizem casos particulares da aproximação de segunda ordem hiperbólica dos tempos de trânsito. As estratégias de busca apresentadas são: SRC pragmático-extendito e SRC global-local. Neste trabalho é apresentada uma revisão extensa dos fundamentos teóricos de método de empilhamento SRC, como também das estratégias de busca dos parâmetros SRC, dos algoritmos de implementação, e da delimitação de aberturas do operador de empilhamento SRC usando conceitos de zonas de Fresnel e o fator de estiramento da correção STN. Como um exemplo de aplicação dos atributos ou parâmetros SRC é apresentado o resultado da correção STN, sem estiramento do sinal sísmico, obtido utilizando as velocidades estimadas dos parâmetros SRC. Também, são apresentados os resultados da aplicação dos três métodos de empilhamento (PMC (STN/STO), SRC pragmático-extendido, SRC global-local) nos dados sintéticos Marmousi e real terrestre da bacia paleozóica Amazônica. Finalmente apresentam-se as discussões sobre os resultados, quanto à resolução da imagem sísmica e custo computacional.

Avaliação quantitativa da dinâmica espaço-temporal da precipitação na região hidrográfica Tocantins-Araguaia

A análise do comportamento da precipitação em uma bacia hidrográfica é fundamental para a engenharia e gerenciamento dos recursos hídricos. A Região Hidrográfica Tocantins-Araguaia (RHTA) pela sua ocupação recente e potencialidades econômicas, ganha destaque no cenário nacional. Este trabalho avalia quantitativamente a dinâmica espaço-temporal da precipitação anual nesta região durante um período de 30 anos de dados. A dinâmica da precipitação pode ser analisada pelo cálculo da precipitação média em uma dada área, compondo assim mapas de isoietas de precipitação anual. No entanto, a confecção destes mapas requer um método de interpolação que melhor represente as características pluviométricas em locais não amostrados para posterior análise quantitativa do comportamento da precipitação. Para tanto, foram realizados análises exploratórias descritivas amostral e espacial como requisito de estacionaridade do método de interpolação geoestatístico, ajuste e validação do modelo teórico que se adéque ao variograma de precipitação anual. Após a confecção do mapa de isoietas pelo método de Krigagem Ordinária (sem tendência) e Krigagem Universal (com tendência) foi realizado o cálculo do volume precipitado na região hidrográfica pelo método dos contornos. A dinâmica espacial da precipitação foi realizada com base na análise da estatística descritiva, mapa de isoietas, mapa hipsométrico, Índice de Irregularidade Meteorológica (IMM) e Coeficiente de Variação. A dinâmica temporal foi analisada pela distribuição dos totais anuais de precipitação volumétrica para cada sub-bacia da RHTA, pelo Índice de Anomalia Padronizada, na variação interanual de precipitação e teste de tendência e magnitude representados respectivamente pelo Teste de Mann Kendall e Sen’s. Os resultados correlacionados com as anomalias meteorológicas do Oceano Atlântico (Dipolo) e Pacífico (ENOS) indicam o comportamento da precipitação bastante heterogêneo e com grande variabilidade temporal principalmente na sub-bacia Tocantins-Alto (TOA) (14%). Diminuição da amplitude pluviométrica, em anos de anomalia meteorológica intensa ocasionando um incremento de precipitação ao sul das sub-bacias TOA e ARA e diminuição da precipitação na sub-bacia TOB, em eventos de El Niño. Não se pode comprovar pelo teste de Mann Kendall que há uma tendência estatisticamente significativa no volume precipitado na RHTA, mas o estimador Sen’s dá indícios de queda na precipitação na sub-bacia TOA (-1,24 Km^³/ano) e Araguaia (ARA) (-1,13 Km^³/ano) e aumento da precipitação na sub-bacia do Tocantins Baixo (TOB) (0,53 Km^³/ano) e para a RHTA (-1,5 Km^³/ano). Assim a variabilidade espacial e temporal nas sub-bacias está intimamente relacionada aos eventos de anomalia meteorológica, na qual, a sua ação ocorre de maneira irregular ao longo da área de estudo e pode influenciar as diversas atividades sócio-econômicas na RHTA de acordo com sua magnitude e área de ocorrência.

Avaliação de Técnicas de Interpolação de Imagens Digitais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avian communities in woodlots in the Parque das Neblinas, Bertioga, São Paulo, Brazil

Parque das Neblinas (PN) is a 2,800 ha nature reserve contiguous with an Atlantic Forest fragment known as Parque Estadual da Serra do Mar located in the municipality of Bertioga, in the state of São Paulo, Brazil. The area originally contained Eucalyptus trees grown for paper pulp production. The aims of the study were the following: (1) to characterize the diversity of the bird community in PN; (2) to compare bird species observed in PN to species found in the Atlantic Forest; and (3) to list the percentages of species endemic to the Atlantic Forest and present in PN. Quantitative surveys used the point count method. The number of avian species recorded in PN totaled 222, of which 150 (66.4%) were associated with forest environments, 66 (29.3%) with open areas, and 10 (4.3%) with aquatic environments. The quantitative survey recorded 141 species and 2,527 contacts in 120 samples for an average of 21.05 contacts per sample. The general diversity index was H´=3.82. The study identified 15 bird species that actively participated in mixed flocks and 25 species endemic to Atlantic Forest, two of which present some kind of concern relating to conservation. Areas with Eucalyptus trees and a dense understory displayed the greatest bird species diversity, as opposed to areas with less developed or non-existent understories.

Spatial intra-annual variability of precipitation based on geostatistics. a case study for the Paraiba do Sul Basin, southeastern Brazil

The emphasis in this research is to evaluate the spatial distribution of the precipitation using a geostatistics approach. Seasonal time scales records considering DJF, MAM, JJA e SON periods performed the analysis. Procedures to evaluate the variogram selection and to produce kriging maps were performed in a GIS environment (ArcGIS®). The results showed that kriging method was very suitable to detect both large changes in the whole area as those local small and subtle changes. Kriging demonstrated be a powerful statistical interpolation method that might be very useful in regions with great complexity in climatology and geomorphology.

Estimativa de densidade amostral para elaboração de mapas de produtividade

Yield mapping represents the spatial variability concerning the features of a productive area and allows intervening on the next year production, for example, on a site-specific input application. The trial aimed at verifying the influence of a sampling density and the type of interpolator on yield mapping precision to be produced by a manual sampling of grains. This solution is usually adopted when a combine with yield monitor can not be used. An yield map was developed using data obtained from a combine equipped with yield monitor during corn harvesting. From this map, 84 sample grids were established and through three interpolators: inverse of square distance, inverse of distance and ordinary kriging, 252 yield maps were created. Then they were compared with the original one using the coefficient of relative deviation (CRD) and the kappa index. The loss regarding yield mapping information increased as the sampling density decreased. Besides, it was also dependent on the interpolation method used. A multiple regression model was adjusted to the variable CRD, according to the following variables: spatial variability index and sampling density. This model aimed at aiding the farmer to define the sampling density, thus, allowing to obtain the manual yield mapping, during eventual problems in the yield monitor.