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Previous issue date: 2003-08-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The restructuring of the electricity industry has caused an increase in the
number of commercial transactions carried out in energy markets. These transactions
are defined by market forces without considering the operational constraints of the transmission
system. As a consequence, there are transactions that cause congestion in the
transmission network, that means, violations of operational limits in one or more circuits
of the transmission system. In this way, the congestion in the transmission system must
be eliminated by using corrective actions, such as redispatch of generation/transactions
and operation of control flow devices, to avoid cascading outages with uncontrolled loss
of load.
Currently, the majority of methodologies used in congestion management
are based on deterministic models. It has been justified because of the complexity associated
with the application of probabilistic models in generation/transmission systems.
Nevertheless, some models have been developed to carry out probabilistic analysis of the
congestion management. Usually, they are based on the Monte Carlo Method with nonsequential
simulation and they only include bilateral transactions. However, multilateral
transactions are also essential for the existence of the energy markets. The multilateral
transactions reduce the financial risks associated with commercial transactions and allow
the customers to have access to the energy providers.
Additionally by ignoring multilateral transactions, the existing probabilistic
models for the congestion management include only not-free-cost corrective actions,
such as generation redispatch and transaction curtailments. On the other hand, free-cost
corrective actions, such as phase shifting transformers and FACTS devices, can provide
low cost solutions to eliminate congestion in interconnections of the transmission system.
This condition is caused by the delay in carrying out reinforcements in the transmission
systems due to financial and environmental constraints. Finally, it must be noted that
only probabilistic indices based in expected values are evaluated by the probabilistic models
of congestion management. However, system operators have difficulty in interpreting
probabilistic indices based only in expected values. Therefore, it is necessary to develop
new indices to carry out probabilistic analysis of congestion management. These new
indices must consider traditionally accepted operational criteria and they must be easily
interpreted by the system operators.
This research has as its objective the development of models and techniques
to carry out the probabilistic analysis of congestion management. The proposed models
and techniques consider the following aspects associated with congestion management:
the modeling of multilateral transactions, phase shifting transformers and the definition of
Well-Being Indices to assess the reliability of the commercial transactions. These indices,
allow the establishment of a link between the operational criteria traditionally used and
the stochastic model of the electrical network. The models and indices, proposed in this
research, have been based on the Monte Carlo Method with non-sequential simulation
and in the linearized optimal power flow. The optimal power flow problems associated
with the congestion management have been solved using the Primal-Dual Interior-Point
Method.
The practical application and the validation of the models and indices proposed
in this research have been carried out in two systems: the IEEE System, proposed
in 1996, for Reliability Studies. The main conclusions obtained with the application of
the proposed models and techniques in the IEEE system are: multilateral congestion
management can improve the reliability of commercial transactions, load profiles have
significant effects on the Well-Being indices of the transactions, the base case condition
has great impact in the Well-Being indices associated with a set of transactions and the
operation of phase-shifting transformers and can decrease significantly the curtailments
in the commercial transactions. / A reestruturação da indústria de eletricidade causou um aumento no número
de transações comerciais efetuadas em mercados de energia. Estas transações são definidas
por forças de mercado sem considerar restrições operacionais do sistema de transmissão.
Consequentemente existem transações comerciais que causam congestão no sistema de
transmissão, ou seja, resultam em violações de limites operacionais em um ou mais circuitos
do sistema de transmissão. Desta forma, a congestão no sistema de transmissão
deve ser eliminada usando-se ações corretivas, tais como redespacho de geração/transações
e operação de dispositivos de controle de fluxo, para evitar contingências em cascata com
perda de carga descontrolada.
Atualmente, a maioria das metodologias usadas no gerenciamento da congestão se baseia em métodos determinísticos. Isto tem sido justificado devido a complexidade associada com a aplicação de modelos probabilísiticos em sistemas de geração/transmissão. Apesar disto, alguns modelos foram desenvolvidos para realizar uma análise probabilística do gerenciamento da congestão. Estes modelos geralmente se baseiam no
método de Monte Carlo com Simulação Não-Sequencial e somente incluem transações
bilaterais. Entretanto, transações multilaterais são também de grande importância para
a existência dos mercados de energia. Os contratos multilaterais reduzem os riscos financeiros
associados com transações comerciais e permitem que os consumidores tenham
acesso aos fornecedores de energia.
Além de não considerarem transações multilaterais, os modelos probabilísticos
existentes para o gerenciamento da congestão somente incluem ações corretivas não-livres
de custo, tais como redespacho da geração e cortes nas transações. Por outro lado, ações
corretivas livres de custo, tais como transformadores defasadores e dispositivos FACTS,
podem fornecer soluções de baixo custo para eliminar a congestão nas interligações do
sistema de transmissão. Esta condição é causada pelo atraso na realização de reforços no
sistema de transmissão devido a restrições financeiras e ambientais. Finalmente, observa-se
que apenas índices probabilísticos que se baseiam em valores esperados são calculados
pelos modelos probabilísticos de gerenciamento da congestão. Entretanto, operadores do
sistema tem dificuldade em interpretar índices probabilísticos que se baseiam em valores esperados. Devido a isto, é necessário desenvolver novos índices para realizar uma
análise probabilística do gerenciamento da congestão. Estes novos índices devem considerar
critérios de avaliação tradicionalmente aceitos e serem facilmente interpretados pelos
operadores do sistema.
Este trabalho de pesquisa tem como objetivo desenvolver modelos e técnicas
para realizar a análise probabilística do gerenciamento da congestão. Os modelos e
técnicas propostos neste trabalho consideraram os seguintes aspectos associados com o
gerenciamento da congestão: modelagem de transações multilaterais e transformadores
defasadores no gerenciamento da congestão e a definição de índices de robustez para analisar
a confiabilidade das transações comerciais. Estes índices permitem estabelecer um
elo entre critérios de operação tradicionalmente usados e a modelagem probabilística da
rede elétrica. Os modelos e índices propostos neste trabalho de pesquisa se baseiam no
Método de Monte Carlo com simulação não-sequencial e no fluxo de potência ótimo linearizado.
Os problemas de fluxo de potência ótimo associados com o gerenciamento da
congestão foram resolvidos usando-se o Método de Pontos-Interiores Primal-Dual.
A aplicação prática e validação dos modelos e índices propostos nesta pesquisa
foi realizada através de diversos testes no sistema IEEE, proposto em 1996, para estudos
de confiabilidade. As principais conclusões obtidas com a aplicação dos modelos e
técnicas propostos no sistema IEEE são: o gerenciamento da congestão multilateral pode
aumentar a confiabilidade das transações comerciais, perfis de carga tem efeitos significativos
nos índices de robustez das transações comerciais, a condição do caso base tem
grande impacto nos índices de robustez associados com um conjunto de transações e a
operação de transfotmadores defasadores pode diminuir significativamente as interrupções
nas transações comerciais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede/331 |
| Date | 15 August 2003 |
| Creators | Rodrigues, Anselmo Barbosa |
| Contributors | Silva, Maria da Guia da |
| Publisher | Universidade Federal do Maranhão, PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET, UFMA, BR, Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA, instname:Universidade Federal do Maranhão, instacron:UFMA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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