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Previous issue date: 2018-09-21 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta uma nova metodologia para a estimação de estados harmônicos em redes de distribuição de energia elétrica, a partir da modelagem de problemas de otimização, em uma abordagem estática. Assume-se que medições fasoriais sincronizadas são obtidas continuamente por um número reduzido de PMUs (Phasor Measurement Units) estrategicamente alocadas no sistema. Correntes harmônicas passantes em todos os ramos da rede elétrica são variáveis de estado a serem estimadas em coordenadas retangulares. Valendo-se do uso de leis de Kirchhoff, outras grandezas elétricas são calculadas como fasores de tensão, potências ativa e reativa. Os problemas de otimização são modelados para cada ordem harmônica individualmente e para cada intervalo de tempo em que o algoritmo for executado, com o objetivo de estimar estados harmônicos ao longo do tempo, considerando curvas diárias de carga. A função objetivo é determinada a partir do método dos mínimos quadrados ponderados, almejando minimizar o somatório das diferenças quadráticas entre os valores medidos e os valores correspondentes estimados pelo método proposto. Para as barras não monitoradas por PMUs, potências ativa e reativa são consideradas como restrições de desigualdade com limites inferiores e superiores definidos por fatores percentuais, assumindo incertezas sobre as variações de carregamento e componentes harmônicas a serem estimadas em intervalos de tempo regulares. Os problemas de otimização são resolvidos usando o método de pontos interiores com barreira de segurança adaptado, em que a solução ótima é dada sem violação de restrições, através da introdução de um parâmetro de relaxamento que permite que os valores inferiores e superiores das restrições que atingirem seus respectivos valores limites sejam relaxados para que a solução ótima seja encontrada. Sistemas teste de distribuição de energia elétrica trifásicos, topologicamente radial são utilizados para validação da metodologia proposta. Análises de sensibilidade são consideradas para avaliar o tempo computacional, número de PMUs alocadas, geração distribuída, filtro harmônico e parâmetros usados pelo algoritmo proposto. Vantagens deste trabalho incluem número limitado de PMUs a ser instalado, identificação de múltiplas fontes harmônicas, estimação de curvas diárias de carga e componentes harmônicas ao longo do tempo, com erros de estimação reduzidos. / This work presents a novel methodology for harmonic state estimation in electric
power distribution networks, based on optimization problems formulation, in a static
approach. It is assumed that synchronized phasor measurements are continuously obtained using a reduced number of PMUs (Phasor Measurement Units) strategically allocated into the system. Harmonic branch currents passing through the branches of the network are the state variables to be estimated in rectangular coordinates. Based on Kirchhoff’s laws, other electrical quantities are calculated, such as voltage phasors, active and reactive powers. An optimization problem is modelled for each harmonic order individually and for each time interval in which the algorithm is executed, with the objective of estimating harmonic states along the time, considering daily load curves. The objective function is determined based on the weighted least squares method, aiming to minimize the sum of the quadratic difference between measured and estimated values by the proposed method. For the buses which are not monitored by PMUs, active and reactive powers are considered as inequality constraints, with lower and upper limits defined by percentage factors, assuming uncertainties over daily load curves and harmonic components to be estimated in regular time intervals. The optimization problems are solved using the modified safety barrier interior point
method, in which the optimal solution is provided with no constraints violation, by the
introduction of a relaxation parameter which allows the upper and lower bounds of the
constraints which reached their corresponding limits to be relaxed in such a way that the optimal solution is obtained. Three-phase electrical distribution test systems, with radial topology are used for the validation of the proposed methodology. Sensitivity analysis are considered in order to evaluate computational time, distributed generation, harmonic filter and parameters used by the proposed algorithm. Advantages of this work include limited number of PMUs to be installed, multiple harmonic sources identification, estimation of daily load curves and harmonic components along the time, with reduced estimation errors.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/8019 |
| Date | 21 September 2018 |
| Creators | Melo, Igor Delgado de |
| Contributors | Pereira, José Luiz Rezende, Ribeiro, Paulo Fernando, Oleskoviez, Mário, Freitas Filho, Walmir de, Duque, Carlos Augusto, Santos, Alexandre Bessa dos |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, UFJF, Brasil, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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