https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16490
File | Description | Size | Format | |
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mateuslopeslima.pdf | PDF/A | 15.96 MB | Adobe PDF | View/Open |
Type: | Dissertação |
Title: | Construção de região de segurança em regime permanente para sistemas de distribuição de energia utilizando otimização por enxame de partículas |
Author: | Lima, Mateus Lopes |
First Advisor: | Passos Filho, João Alberto |
Referee Member: | Peres, Wesley Peres |
Referee Member: | Oliveira, Leonardo Willer de |
Resumo: | Esta dissertação tem como foco principal o estudo de regiões de segurança em regime permanente (SSR) para sistemas de distribuição de energia, que consiste em avaliar os pontos de operação, no qual o sistema seja capaz de operar respeitando os limites dos equipamentos e critérios definidos para qualidade do fornecimento de energia. Inicialmente, é feita uma revisão bibliográfica destacando a evolução do método, cuja origem se dá em sistemas de transmissão, até sua recente e incipiente aplicação em sistemas de distribuição. Destaca-se a relevância da SSR para estudos associados à operação de sistemas elétricos e planejamento da expansão da rede, sendo uma ferramenta amplamente utilizada no âmbito de sistemas elétricos de potência (SEPs), mas ainda pouco utilizada e de maneira limitada em sistemas de distribuição. No entanto, com o crescimento recente dos recursos energéticos distribuídos (REDs), ferramentas que avaliem a segurança da operação tornamse essenciais para viabilizar o processo de transição energética. Na sequência, faz-se uma revisão sobre o processo de solução do fluxo de potência para sistemas de distribuição, principal insumo utilizado na construção da SSR. Com o embasamento do fluxo de potência, detalha-se o algoritmo tradicionalmente utilizado em SEPs para construção da SSR, que consiste na solução de sucessivos fluxos de potência a partir de um determinado ponto de operação convergido, sujeito a incrementos fixos de potência, sendo implementado neste trabalho para sistemas de distribuição de energia através de uma integração com o software OpenDSS, utilizado como motor de cálculo para solução do fluxo de potência. Sendo a metodologia tradicional onerosa computacionalmente, propõe-se um novo método de construção da região de segurança, baseado no processo de otimização por enxame de partículas (Particle Swarm Optimization - PSO), com o objetivo de reduzir o tempo de processamento da região de segurança, uma vez que utiliza um incremento de potência variável ao longo do método iterativo. Em linha com esse objetivo detalha-se como a utilização de processamento paralelo pode auxiliar nesse processo, destacando também sua implementação nos métodos descritos. Com ambas metodologias implementadas, são construídas regiões de segurança para dois sistemas de distribuição e através dos resultados obtidos, observa-se que a metodologia proposta é eficaz na construção da SSR, apresentando, em alguns casos, uma melhor qualidade na definição do contorno da região segura. Entretanto, sua aplicação se mostrou ineficiente, uma vez que o tempo de processamento foi, em geral, superior ao método tradicional, restringindo o uso desse método para casos específicos. Por fim, apresenta-se uma aplicação viabilizada pelo uso da SSR, em que se avalia como a participação da geração distribuída (GD) no controle de tensão local é capaz de ampliar a margem de segurança do sistema, otimizando a operação da rede. |
Abstract: | The main focus of this dissertation is the study of steady-state security regions (SSR) for power distribution systems. This involves evaluating the operating points at which the system is capable of operating within the limits of the equipments and the criteria defined for the quality of the power supply. Initially, a bibliographical review is carried out, highlighting the evolution of the method, which originated in transmission systems, up to its recent and incipient application in distribution systems. The relevance of SSR for studies associated with the operation of electrical systems and grid expansion planning is emphasized. This tool is widely used within the area of electrical power systems (EPS) but is unusual and limited in extent in distribution systems. However, with the recent growth of distributed energy resources (DERs), tools that assess operational security have become essential to enable the energy transition process. This is followed by a review of the power flow solution process for distribution systems, the main input used to build the SSR. With the power flow background, the algorithm traditionally used in EPS to build the SSR is detailed, consisting of solving successive power flows from a given converged operating point, subject to fixed power increments. The method is developed for power distribution systems by integrating it with OpenDSS, which is used as a calculation engine to solve the power flow. Since the traditional methodology is computationally expensive, a new method for constructing the security region is proposed, based on the particle swarm optimization (PSO) process, with the aim of reducing the processing time of construction of the security region since it uses a variable power increment throughout the iterative method. With this same objective, it is detailed how the use of parallel processing can help in the construction of the SSR and how it can be used in the aforementioned methods. With both methodologies in place, security regions are constructed for two distribution systems, and the results obtained show that the proposed methodology is effective in constructing the SSR, in some cases showing better quality in defining the shape of the safe region. However, its application proved to be inefficient, since the processing time was generally longer than the traditional method, restricting the use of this method to specific cases. Finally, an application made possible by the use of SSR is presented, in which it is evaluated how the participation of distributed generation (DG) in local voltage control is able to increase the system’s safety margin, optimizing grid operation. |
Keywords: | Região de segurança em regime permanente Sistema de distribuição Otimização por enxame de partículas Geração distribuída Processamento paralelo Steady-state security region Distribution system Particle swarm optimization Distributed generation Parallel processing |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
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 3.0 Brazil |
Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16490 |
Issue Date: | 14-Dec-2023 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações) |
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