https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16537
File | Description | Size | Format | |
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heitormagnorodriguesjunior.pdf | PDF/A | 1.95 MB | Adobe PDF | View/Open |
Type: | Tese |
Title: | Fluxo de potência intervalar para sistemas de distribuição multifásicos baseado no método da injeção de correntes trifásico |
Author: | Rodrigues Junior, Heitor Magno |
First Advisor: | Melo, Igor Delgado de |
Co-Advisor: | Nepomuceno, Erivelton Geraldo |
Referee Member: | Peres, Wesley |
Referee Member: | Oliveira, Bráulio César de |
Referee Member: | Oliveira, Leonardo Willer de |
Referee Member: | Silva Junior, Ivo Chaves da |
Resumo: | A incorporação de incertezas no problema do fluxo de potência em sistemas de média tensão representa um desafio contemporâneo devido ao advento de tecnologias que possibilitam a inserção de novos tipos de cargas e fontes renováveis com alta variabilidade, por exemplo. Diante desse complexo cenário, é urgente o desenvolvimento de métodos que representem as redes de distribuição com todas as suas peculiaridades como topologia predominantemente radial, existência de impedâncias mútuas, condutores de fases desequilibradas, representação do neutro e impedâncias de aterramento. Devido à escassez de estudos que abordam incertezas em redes com tamanha complexidade, esta tese almeja propor abordagens que solucionem essa problemática. Este trabalho apresenta um acervo metodológico baseado no fluxo de potência intervalar (FPI) usando as equações do método de injeção de correntes assumindo incertezas relacionadas aos valores de carga e geração. Na primeira abordagem proposta, é desenvolvido um fluxo de potência intervalar para análise da inserção de unidades de geração distribuída (GD) em redes ativas com representação monofásica. Nesse contexto, o impacto das unidades de GD nos resultados de magnitudes e ângulos de tensões intervalares é avaliado através do índice denominado sensibilidade intervalar percentual. Nessa ocasião, o sistema ativo IEEE 18-barras é utilizado para a condução de simulações computacionais. A segunda metodologia desenvolvida apresenta o Método de Injeção de Correntes Trifásico Intervalar (MICTI), uma nova abordagem que consiste no cálculo do FPI aplicado ao Método de Injeção de Correntes Trifásico (MICT) para sistemas a três fios e também envolvendo o condutor neutro. A principal contribuição desta tese se baseia no uso de extensões intervalares e na aplicação da técnica de rotação angular. A execução dessas estratégias de aprimoramento das soluções intervalares tornaram os cálculos mais assertivos e reduziram a superestimação dos resultados, problema enfrentado quando ocorre a simples aplicação da aritmética intervalar convencional no cálculo do fluxo de potência trifásico. As metodologias tratadas na tese são pioneiras, de modo que antes dos trabalhos publicados oriundos dessa pesquisa, não havia na literatura nenhuma referência que tratava do desenvolvimento de métodos de FPI baseados na aritmética intervalar tradicional através das equações de injeção de correntes em sistemas multifásicos e multiaterrados. Os resultados obtidos fornecem soluções de esforço computacional relativamente baixo, confiáveis e compatíveis com as simulações de Monte Carlo. Além disso, todas as metodologias propostas representam um recurso viável para calcular o impacto de dados de entrada incertos nos resultados intervalares do fluxo de potência compreendendo as tensões trifásicas e as de neutro, também conhecidas como Neutral-to-Earth Voltages. |
Abstract: | The incorporation of uncertainties in the power flow problem in medium voltage systems represents a contemporary challenge due to the advent of new technologies that allow the insertion of new types of loads and renewable sources with high variability. Within this complex scenario, it is urgent to develop methods that represent distribution networks with all their peculiarities such as predominantly radial topology, existence of mutual impedances, unbalanced phase conductors, representation of the neutral and grounding impedances. Due to the lack of studies that address uncertainties in networks with such complexity, this work proposes a methodological collection based on interval power flow using current injection equations applied in distribution systems, assuming uncertainties about load and generation values. In the first proposed approach, an interval power flow calculation method is developed to analyze the insertion of distributed generation in active distribution networks with single-phase representation. In this context, the impact of distributed generation and their models are investigated by calculating the sensibility of voltages obtained by the interval power flow and the IEEE 18-bar active system is used as case study for conducting simulations and comparative analysis. The second developed methodology - and the main contribution of this work - presents the Interval Three-Phase Current Injection Method, a novel approach that consists of calculating the interval power flow applied to the Three-Phase Current Injection Method for multiphase systems. The main contribution of this thesis is based on the use of interval extensions and the application of the angular rotation technique. The implementation of these strategies to improve interval solutions made the calculations more assertive and reduced the overestimation, problem faced when the simple application of conventional interval arithmetic occurs in the calculation of three-phase power flow. Before the published works arising from this research, there was no reference in the literature that dealt with the development of FPI methods based on traditional interval arithmetic through current injection equations in multiphase systems. The obtained solutions are consistent with Monte Carlo simulations, which is a widely deterministic method used in interval analysis, and its application has a relatively higher computational time, depending on parameters such as convergence tolerance and number of simulations, which will be carefully evaluated during this document. Additionally, both methodologies are useful for operation studies and planning of unbalanced power distribution systems, representing a viable tool for calculating the impact of uncertain input data on the power flow envolving the three-phase and the neutral voltages, also known as Neutral to Earth Voltages |
Keywords: | Fluxo de potência intervalar Aritmética intervalar Método de injeção de correntes trifásico Operador de Krawczyk Simulação de Monte Carlo Interval power flow Interval arithmetic Three-phase current injection method Krawczyk operator Monte Carlo Simulation |
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/16537 |
Issue Date: | 6-Nov-2023 |
Appears in Collections: | Doutorado em Engenharia Elétrica (Teses) |
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