Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Neste trabalho propomos uma abordagem para a resolução do problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) perturbado. A metodologia consiste na obtenção da solução ótima para o problema inicial via um programa de FPO, e na utilização de sensibilidade para estimar novas soluções depois de ocorridas algumas perturbações no problema. Essas perturbações são variações de carga em uma ou mais barras do sistema. A técnica de sensibilidade está baseada nas informações de segunda ordem e nas condições de otimalidade. A obtenção da solução após ocorrerem perturbações no sistema é direta e não necessita de parâmetros iniciais e de correção, como penalidade e barreira, utilizados nos programas de FPO convencionais. Os resultados numéricos apresentados evidenciam o potencial desta metodologia para resolução do problema de FPO perturbado. / An approach to solve the perturbated Optimal Power Flow (OPF) problem is proposed in this study. The methodology consists in obtaining the optimal solution for the initial problem via a program of OPF, and using sensitivity to estimate new solutions after the occurrence of some perturbations in the problem. These perturbations consist in load variations in some buses of the system. The sensitivity technique is based on both the information of second order and otimality conditions. The computation of the solutions after the occurrence of perturbations in the system does not depend of initial and correction parameters such as penalty and barrier used in the conventional OPF programs. The numerical results demonstrate the potential of this methodology for the solution of the perturbated OPF problem.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-06Bitstream added on 2014-06-13T19:00:48Z : No. of bitstreams: 1 garbelini_e_dr_ilha.pdf: 758680 bytes, checksum: 9f08146d542679d2c1da479912ffd576 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O fluxo de carga convencional é considerado inadequado para a obtenção do ponto de máximo carregamento devido a singularidade da matriz Jacobiana. Os métodos da continuação são ferramentas eficientes para a solução deste tipo de problema, e diferentes parametrizações são utilizadas para evitar a singularidade da matriz. Neste trabalho apresentase uma técnica de parametrização geométrica que possibilita o traçado completo das curvas PV sem os problemas de mal condicionamento. A técnica proposta associa a robustez com a simplicidade e a facilidade de compreensão. A singularidade da matriz Jacobiana é eliminada pela adição da equação de uma reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis perdas de potência ativa totais e o fator de carregamento, dois parâmetros físicos de fácil compreensão. A técnica, aplicada aos sistemas do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras) e ao sistema brasileiro sul-sudeste (638 e 787 barras), mostra que as características do fluxo de carga não só são preservadas, mas também melhoradas. Diversos testes são realizados para proporcionar a comparação do desempenho do esquema de parametrização proposto para o método do fluxo de carga continuado. / The conventional Newton’s method has been considered inadequate to obtain the maximum loading point of power systems due to the Jacobian matrix singularity. Continuation methods are efficient tools for solving this kind of problem, and different parameterizations are used to avoid the matrix singularity. This paper presents a new geometric parameterization scheme that allows the complete tracing of the PV curves without ill-conditioning problems. The proposed technique associates the robustness to the simplicity and easy understanding. The Jacobian matrix singularity is overcome by the addition of a line equation, which passes through a point in the plane, determined by the real power losses and loading factor variables, two parameters with clear physical meaning. The application of this new technique to the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses) and to the Brazilian systems south-southeast (638 and 787 buses) shows that the characteristics of the conventional Newton’s method are not only preserved but also improved. Several tests are carried out to compare the performance of the proposed parameterization scheme for the continuation power flow method.

Neste trabalho propomos uma abordagem para a resolução do problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) perturbado. A metodologia consiste na obtenção da solução ótima para o problema inicial via um programa de FPO, e na utilização de sensibilidade para estimar novas soluções depois de ocorridas algumas perturbações no problema. Essas perturbações são variações de carga em uma ou mais barras do sistema. A técnica de sensibilidade está baseada nas informações de segunda ordem e nas condições de otimalidade. A obtenção da solução após ocorrerem perturbações no sistema é direta e não necessita de parâmetros iniciais e de correção, como penalidade e barreira, utilizados nos programas de FPO convencionais. Os resultados numéricos apresentados evidenciam o potencial desta metodologia para resolução do problema de FPO perturbado. / An approach to solve the perturbated Optimal Power Flow (OPF) problem is proposed in this study. The methodology consists in obtaining the optimal solution for the initial problem via a program of OPF, and using sensitivity to estimate new solutions after the occurrence of some perturbations in the problem. These perturbations consist in load variations in some buses of the system. The sensitivity technique is based on both the information of second order and otimality conditions. The computation of the solutions after the occurrence of perturbations in the system does not depend of initial and correction parameters such as penalty and barrier used in the conventional OPF programs. The numerical results demonstrate the potential of this methodology for the solution of the perturbated OPF problem.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-27T14:05:45Z No. of bitstreams: 1 franciscocarlosrodriguescoelho.pdf: 4772391 bytes, checksum: e11633134429c05832808dad96be9940 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-27T14:28:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 franciscocarlosrodriguescoelho.pdf: 4772391 bytes, checksum: e11633134429c05832808dad96be9940 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-27T14:28:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 franciscocarlosrodriguescoelho.pdf: 4772391 bytes, checksum: e11633134429c05832808dad96be9940 (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / A alocação de Geração Distribuída (GD) em sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em determinar os barramentos para conexão destas unidades geradoras, e o montante de potência a ser injetado, visando um ou mais objetivos, que podem ser: redução das perdas de potência ativa, melhorias no perfil de tensão, minimização dos custos operacionais, maximização da geração de energia, ganhos ambientais, dentre outros. O principal objetivo considerado neste trabalho é a minimização das perdas de potência ativa, mantendo as tensões dos barramentos dentro de limites recomendados. Para alcançar este objetivo, uma metodologia de otimização é proposta, tratando separadamente os problemas de localização das unidades geradoras no sistema, e o dimensionamento destas unidades. A determinação das barras com conexão de GD é realizada através de uma nova técnica de otimização metaheurística, implementada no MATLAB, denominada Metaheurística Empírica Discreta (MED). Já o dimensionamento das unidades de GD é realizado de duas formas distintas, a depender do tipo de sistema de distribuição analisado. No caso dos sistemas cujos dados são equivalentes monofásicos, o montante de potencia é determinado por um Fluxo de Potência Ótimo implementado no software comercial LINGO. A segunda estratégia de determinação da potência despachada é empregada no caso dos testes realizados com sistemas trifásicos desbalanceados, cujo dimensionamento é feito pelo método do gradiente descendente e o cálculo do fluxo de potência é realizado pelo software OpenDSS. Os três sistemas equivalentes monofásicos utilizados são compostos por 33, 69 e 476 barras, enquanto os dois trifásicos desequilibrados possuem 34 e 123 barras. A qualidade da metodologia proposta na resolução do problema de alocação de geração distribuída é avaliada através de comparações com a literatura especializada, comparações com outras metaheurísticas e testes de robustez. Os resultados provenientes de simulações com alocação de três e quatro unidades de GD em sistemas de distribuição de energia elétrica mostram que a metodologia proposta é eficiente, sendo capaz de produzir resultados com significativas reduções nas perdas de potência ativa e perfis de tensão adequados. / The optimal Distributed Generation (DG) allocation problem consists in choosing the best locations of those distributed power plants at the distribution system, and to define its amount of power injection. The approach can be either single or multiobjective. The main objectives are: minimization of total power loss, voltage profile improvement, operational cost minimization, maximization of distributed generation capacity, environmental gains, among others. In this work, the main goal pursued is the total power loss minimization of the distribution system, keeping the buses voltages within the predetermined limits. To achieve this goal, an optimization methodology is proposed. This approach treats separately the location problem and the power dispatched by the generation units. The busbars connected to distributed generation are determined through a new metaheuristic algorithm, implemented in MATLAB, named Empirical Discrete Metaheuristic (EDM). The amount of power injection is solved by an Optimum Power Flow implemented in the commercial software LINGO, or by the Steepest Descent Method in the MATLAB environment. The first strategy to determine the DG dispatch is used on simulations with single phase equivalents systems. The second one is employed in the amount of power determination in unbalanced three phase systems, which the power flow is carried out by the open source software OpenDSS. The three single phase equivalent test systems analyzed are composed by 33, 69 and 476 buses, while the two systems with three phases have 34 and 123 buses, each. To evaluate the proposed methodology quality, comparisons to published works in the specialized literature are made. Also, robustness tests and comparisons to other well succeed metaheuristics are carried out. The results were obtained from simulations with three and four DG units in electric power distribution systems. These results consistently show that the proposed methodology is efficient, providing DGs configurations that significantly reduces the active power losses and keep the voltages at adequate levels.