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Type: Dissertação
Title: Avaliação da representação de dispositivos de controle através da formulação line-wise do problema de fluxo de potência
Author: Campos, Andrezza Muniz de
First Advisor: Passos Filho, João Alberto
Referee Member: Oliveira, Bráulio César de
Referee Member: Melo, Igor Delgado de
Resumo: A sociedade moderna é altamente dependente da energia elétrica e, com a contínua expansão dos Sistemas Elétricos de Potência (SEPs), o aumento da inserção de fontes de geração distribuída e o uso crescente de fontes intermitentes elevam significativamente a complexidade desses sistemas. Nesse contexto, o fluxo de potência destaca-se como a principal ferramenta para análise, operação e planejamento dos sistemas elétricos; entretanto, apesar de sua ampla utilização e eficiência, sua formulação tradicional baseiase em métodos desenvolvidos em meados do século passado, motivando a busca por abordagens computacionalmente mais eficientes, especialmente para sistemas de grande porte. Nesse cenário, surge a formulação conhecida como Line-Wise Power Flow (LWPF), que apresenta como principal vantagem a redução do custo computacional, mas que ainda é pouco explorada na literatura, sobretudo no que se refere à inclusão de controles essenciais para a representação adequada de sistemas elétricos reais. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo validar e integrar diferentes tipos de controle à metodologia LWPF, incluindo o controle de tensão por transformadores com tap sob carga, o controle remoto de tensão, o controle de fluxo de potência ativa em linhas de transmissão via Compensação Série Controlada, além do tratamento dos limites de potência reativa do sistema. Os controles em questão foram implementados, e os resultados obtidos foram comparados com aqueles fornecidos pelo software ANAREDE, por se tratar de uma ferramenta consolidada na análise de SEPs. Simulações conduzidas nos sistemas IEEE 14 e 30 barras demonstram que a metodologia LWPF, mesmo com a inclusão dos controles analisados, apresenta elevada compatibilidade com o método convencional, fornecendo soluções numericamente equivalentes em termos de tensões, ângulos e fluxos de potência, além de manter elevada esparsidade em sua matriz Jacobiana, característica que evidencia seu potencial para aplicações em sistemas de maior porte.
Abstract: Modern society is highly dependent on electrical energy and, with the continuous expansion of electric power systems, the increasing penetration of distributed generation sources and the growing use of intermittent energy sources significantly raise the complexity of these systems. In this context, power flow analysis stands out as the main tool for the analysis, operation, and planning of electric power systems; however, despite its wide applicability and efficiency, its traditional formulation is based on methods developed in the mid-twentieth century, which motivates the search for more computationally efficient approaches, especially for large-scale systems. Within this scenario, the formulation known as the Line-Wise Power Flow (LWPF) emerges, whose main advantage lies in the reduction of computational effort, although it is still sparsely explored in the literature, particularly With respect to the inclusion of control strategies essential for the proper representation of real power systems. Therefore, this work aims to validate and integrate different types of control into the LWPF methodology, including voltage control through on-load tap-changing transformers (LTC), remote voltage control, active power flow control in transmission lines via Controlled Series Compensation (CSC), as well as the treatment of reactive power limits. The controls in question were implemented, and the obtained results were compared with those provided by the ANAREDE software, as it is a well-established tool in the analysis of electric power systems. The results demonstrate that the LWPF methodology, even with the inclusion of the analyzed controls, presents high compatibility with the conventional power flow method, providing numerically equivalent solutions in terms of voltages, angles, and power flows, while maintaining high sparsity in its Jacobian matrix, which highlights its potential for applications in large-scale power systems.
Keywords: Fluxo de potência
Line-Wise Power Flow
Dispositivos de controle
Sistemas elétricos de potência
Power flow
Control devices
Electric power systems
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20411
Issue Date: 5-Mar-2026
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