Universidade Federal do Ceará
Mestrado e Doutorado em Ciências da Computação

A eletricidade é fundamental para o desenvolvimento humano, impactando áreas essenciais como educação, saúde, transporte e indústria. Sua gestão eficiente se torna cada vez mais complexa devido à expansão de fontes renováveis, como a eólica e solar, que exigem uma infraestrutura robusta para garantir a estabilidade e evitar falhas no fornecimento de energia. Este trabalho propõe uma nova abordagem para o balanceamento de carga em redes de transmissão, utilizando ferramentas da teoria espectral de grafos, que permite explorar a topologia da rede para analisar a distribuição de potência nas linhas da rede. A partir da linearização das equações de fluxo de carga e da análise da matriz laplaciana da rede, é possível identificar linhas críticas e otimizar o fluxo de potência. Aplicamos um método matemático que incorpora as condições de Karush-Kuhn-Tucker para resolver o problema original da literatura de maneira mais eficiente, utilizando operações elementares de inversão de matrizes, o que reduz consideravelmente o tempo computacional para resolver instâncias IEEE do problema. Desenvolvemos um novo modelo matemático original que possibilita considerar restrições operacionais das linhas e tratar limites de geração de eletricidade, proporcionando uma melhora do balanceamento de carga do sistema elétrico. Os resultados computacionais evidenciam que a nova abordagem proporciona um balanceamento de carga mais equilibrado, minimizando a máxima potência nas linhas quando comparado às soluções dos modelos da literatura que minimizam o quadrado da norma das potências nas linhas. Esse modelo permite ainda um monitoramento automatizado de linhas críticas que estejam operando acima de um determinado limite de risco de suas capacidades nominais. Dessa forma, espera-se contribuir para a modernização da infraestrutura elétrica, apontando linhas necessitando investimentos, bem como monitorar a integração eficaz de fontes renováveis ao sistema de transmissão, garantindo maior estabilidade da rede.

• Prof. Dr. Rafael Castro de Andrade (MDCC/UFC) – Orientador
• Prof. Dr. Arnaud Knippel (INSA Rouen Normandie/França) – Coorientador
• Prof. Dr. Júlio César Silva Araújo (MDCC/UFC)
• Prof. Dr. Lucas Silveira Melo (UFC)
• Prof. Dr. Edmarcio Antonio Belati (UFABC)