Resumo: O crescimento da participação de pequenas fontes de geração distribuídas requer uma mudança de perspectiva no planejamento da expansão dos sistemas de transmissão. Um dos aspectos a serem contemplados é a integração aos sistemas elétricos de um conjunto diversificado de fontes em uma determinada área geográfica, incluindo pequenas centrais hidroelétricas, unidades fotovoltaicas e geradores eólicos. A identificação dessa nova perspectiva para problemas de expansão requer estudos para o desenvolvimento de modelos matemáticos e alternativas de solução que priorizem a sinergia no planejamento, evitando os custos adicionais de estudar individualmente a integração de cada unidade. A pesquisa desta dissertação de Mestrado procura estender as vertentes do planejamento da expansão de sistemas transmissão para abordar a integração de um conjunto de pequenas unidades, incluindo o estudo da integração de unidades intermitentes. Um aspecto balizador da pesquisa é a inclusão do problema de alocação de subestações coletoras e a flexibilidade para projetar novas linhas de transmissão, como definir o nível de tensão nominal e o tipo do condutor que será utilizado. Para o modelo proposto, desenvolve-se uma representação linear por partes para as equações não lineares do problema, o que permite o uso dos desenvolvimentos mais atuais em metodologias para solução de problemas de otimização com variáveis inteiras e estruturas lineares. A perspectiva de explorar a sinergia da integração coletiva de um conjunto de usinas também leva a necessidade de resolver problemas combinatórios com complexidade computacional alta, em relação aos estudos de integração individual de fontes de geração centralizadas. Complementando o modelo de otimização, é proposta uma estratégia de pré-processamento de dados do espaço geográfico e o espaço de soluções para lidar com as dificuldades computacionais do problema. A partir desse fundamento, procura-se definir potenciais conjuntos e subconjuntos de geradores que possam se conectar e também escolher os melhores locais para alocar subestações subcoletoras -- uma nova estratégia de planejamento para essa nova perspectiva. Os benefícios da abordagem desenvolvida são ilustrados na definição das redes elétricas, subestações e equipamentos complementares para integração de um conjunto de doze pequenas centrais hidroelétricas na região Sul do Brasil Ver menos

Abstract: Electric power systems are increasingly relying on small renewable plants that must be connected to a bulk grid. This thesis proposes a strategy to solve the transmission line planning problem for such an integration. The model minimizes the costs of investment and annual energy losses, considering as planning alternatives the building of transmission lines, the collector substation allocation and the voltage magnitude levels of the transmission line while ensuring the operational constraints of the network and the voltage magnitude at connection points with the bulk power system. Linearization and approximation techniques are used to obtain an approximate mixed-integer linear programming model from the original mixed-integer nonlinear programming model. A search-space reduction procedure is proposed to obtain the most qualified sites to accommodate collector substations. The combined strategy leads to a reduction in the computational effort, which allows full-scale studies of the optimal integration of a set of small renewable sources. For intermittent renewable sources, the proposed approach is used to obtain the Pareto front considering the total planning cost and the annual distributed energy. The results of three scenarios, using a real-world Brazilian case, certify the benefits of the proposals Ver menos