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Tipo: Tese
Título: Desenvolvimento de ferramentas para análise de regime permanente de microrredes ilhadas
Autor(es): Gatta, Paula Oliveira La
Primeiro Orientador: Passos Filho, João Alberto
Membro da banca: Rodrigues, Anselmo Barbosa
Membro da banca: Moraes, Camile Arêdes
Membro da banca: Melo, Igor Delgado de
Membro da banca: Marcato, André Luis Marques
Resumo: Este trabalho tem por objetivo propor ferramentas para análise de regime permanente de microrredes baseadas em Fluxo de Potência (FP) e Fluxo de Potência Ótimo (FPO). Em uma primeira parte, este trabalho propõe uma adaptação na formulação do FPO com Regulação Primária para características particulares de microrredes. Esta adaptação se concentra numa proposição alternativa da característica do perfil de tensão de barras de geração durante o processo de solução. Os geradores presentes em microrredes, por se tratarem de equipamentos de fontes alternativas de energia, que normalmente são conectados via dispositivos de eletrônica de potência, podem emular o controle de tensão normalmente presente em geradores síncronos por meio de ganhos, ou droops de tensão/potência reativa, que podem influenciar significativamente no desvio de tensão terminal destes geradores. Portanto, esse trabalho propõe a inserção de uma equação que representa a característica de regime permanente do controle de tensão/potência reativa normalmente utilizados nos dispositivos baseados em eletrônica de potência no problema de FPO. Além disso, esse trabalho propõe também uma adaptação na representação da verificação de limites de geração de potência reativa, via restrições de complementaridade, a fim de acomodar o novo comportamento do perfil de tensão dos barramentos de geração. Será visto que tal metodologia pode ser encarada como uma generalização da representação de geradores no problema de FPO. Em uma segunda etapa, este trabalho tem por objetivo propor uma modelagem baseada em chaves sigmoides para a representação de esquemas de controle hierárquico, bem como esquemas de controle cujo equacionamento é definido por partes. As chaves sigmoides, construídas em função das variáveis de controle, montam equações que representam a característica de regime permanente destes dispositivos, de forma que elimine a necessidade de qualquer alteração das equações de controle, independente da faixa de operação deste, externamente à matriz Jacobiana. Esta representação, portanto, é feita completamente full Newton, ficando à cargo das chaves sigmoides desativar e ativar as equações para transitar, de forma automática, entre as faixas de operação do controle. Para os testes e validação das metodologias propostas, será utilizada uma microrrede, caracterizada por um sistema de distribuição radial de 61 barras, o sistema teste de 39 barras New-England do IEEE, um sistema de 11 barras e o sistema Nordic. As metodologias foram implementadas utilizando o Matlab® . Os resultados demonstram a eficácia e a robustez dos métodos propostos, uma vez que é possível observar a versatilidade e a aplicabilidade dos métodos às novas premissas de planejamento e operação de microrredes, quando interconectadas à rede principal ou não.
Abstract: This work aims to propose a Power Flow (PF) and an Optimal Power Flow (OPF) based tools for steady-state microgrids assessment. More specifically, voltage control schemes were developed to coordinate reactive power injection to improve voltage profile, while maintaining a reactive margin for emergency scenarios. Firstly, this work proposes a modified Governor OPF formulation for the particular aspects of microgrids. This modification focuses on an alternative behavior for the voltage variations in the generation bus profile during the solution process. As generators normally presented in microgrids are from alternative energy sources, which are usually connected via power electronics devices, they can emulate the voltage control normally presented in synchronous generators through gains, or voltage/reactive power droops. Therefore, this work proposes the addition of an equation that represents the aforementioned droops in the OPF problem. Also, this work proposes a change in the verification of reactive power generation limits during OPF solutions, through complementarity constraints, to accommodate the new behavior of the voltage profile of the generation buses. It will be seen such methodology can be seen as a generalization of the generators’ representation in the OPF problem. Next, this work proposes a methodology based on sigmoid functions for the representation of hierarchical control schemes, as well as control schemes whose equation is defined by parts. The sigmoid functions built according to the control variables form equations that represent the steady-state behavior of these devices, in a way that eliminates the need for any change in the control equations externally to the Jacobian matrix. Therefore, this methodology is resolved completely by the full Newton method and the sigmoid functions aim to deactivate or activate the equations to automatically move between the control’s operating ranges. Thus, control schemes aimed at maintaining reactive power margins for emergency scenarios, as static var compensator and reactive limits verification, which are control schemes whose equations are defined by parts, will be used to show the effectiveness of the method. For tests and validation purposes, the following test systems will be used: a 61-bus test microgrid, the IEEE 39-bus New-England test system and an 11-bus, an 2 areas test system and the Nordic system. The methodologies were implemented in Matlab ® . The results demonstrate the efficiency and robustness of the proposed methods.
Palavras-chave: Microrredes
Fluxo de potência
Fluxo de potência ótimo
Controle de tensão
Controle de carga-frequência
Microgrids
Optimal power flow
Optimal
Voltage control
Load frequency control
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17511
Data do documento: 23-Set-2024
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Elétrica (Teses)



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