Fluxo de potência ótimo com critérios de segurança dinâmica aplicado em redes de distribuição com geração distribuída

Autor: Chen, Pablo Leandro, 1989
Přispěvatelé: Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Kuiava, Roman, 1982
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPR
Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
Popis: Orientador: Prof. Dr. Roman Kuiava Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 27/02/2019 Inclui referências: p. 88-92 Área de concentração: Sistemas de Energia Resumo: No contexto do aumento de novas conexoes de Geracao Distribuida (GD) para complementar a demanda solicitada pelo o sistema eletrico torna-se essencial compreender os requisitos de seguranca dinamica por razoes de confiabilidade, protecao e a estabilidade transitoria dos geradores sincronos distribuidos. Para avaliar os impactos da GD, e comum fazer o uso de ferramentas para o calculo do Fluxo de Potencia Otimo (FPO), pelo qual e encontrada a operacao otima dos sistemas eletricos. O FPO e formulado com o intuito de minimizar (ou maximizar) uma funcao objetivo pre-estabelecida e sujeita a um conjunto de limites fisicos e operacionais geralmente associados a operacao em regime permanente do sistema. Restricoes de estabilidade transitoria (equacoes diferencias nao lineares) tambem podem ser incluidas no problema do FPO, tornando-o essencial para a avaliacao da GD em regime permanente e o FPO pode ser chamado de Fluxo de Potencia Otimo com Restricoes de Estabilidade Transitoria Angular (FPO-RETA). Neste trabalho, propoe-se utilizar o metodo de resolucao de otimizacao da programacao nao linear que sera o metodo dos pontos interiores versao primal-dual para encontrar a solucao do FPO-RETA. Para implementar as equacoes diferenciais nao lineares representadas pelas restricoes de estabilidade transitoria e pela analise de sensibilidade de trajetoria foi aplicada a tecnica de discretizacao trapezoidal implicita, as quais serao acrescentadas como restricoes no problema de FPO convencional. A Analise de Sensibilidade de Trajetoria (AST) e uma ferramenta que nos permita verificar mudancas que possam ocorrer na operacao do sistema devido a mudanca de parametro do sistema, e neste trabalho sera utilizada pra elaborar um conjunto de restricoes matematicas a serem incorporadas ao FPO convencional que representam o impacto de diferentes cenarios na estabilidade transitoria do sistema. A AST e baseada na linearizacao do sistema em torno de uma trajetoria nominal em vez de em torno de um ponto de equilibrio. Portanto, a analise da sensibilidade de trajetoria juntamente com o Fluxo de Potencia Otimo com Restricoes de Estabilidade Transitoria Angular tem uma grande contribuicao, que fornece informacoes valiosas na avaliacao de limites de estabilidade e contabiliza mudancas nas condicoes operacionais e parametros do sistema. Os parametros de estudo serao obtidos da matriz de admitancia reduzida Yred e os resultados verificarao a sensibilidade da variacao dos elementos desta matriz na estabilidade transitoria do sistema eletrico de potencia. O algoritmo proposto no presente trabalho foi implementado para uma rede de distribuicao contendo nove barras, de forma a determinar a operacao otima da rede e o dimensionamento otimo das unidades de geracao distribuida em termos de geracao de potencia ativa e de potencia reativa. Tambem foi possivel constatar que o algoritmo proposto leva em consideracao a influencia de variacoes ou incertezas nos valores das cargas na trajetoria do angulo do rotor dos geradores, ou ainda, de outras pequenas perturbacoes ou incertezas que possam causar variacoes nos elementos da matriz de admitancia reduzida Yred. A partir das simulacoes dos cenarios propostos foi constatado que o algoritmo responde bem com variacao da carga no sistema. Palavras-chave: Geracao distribuida. Fluxo de potencia otimo com restricoes de estabilidade transitoria angular. Metodo dos pontos interiores. Analise de sensibilidade de trajetoria. Abstract: In the context of the increase of new Distributed Generation connections (DG) to complement the demanded by the electrical system it becomes essential to understand the dynamic safety requirements for reasons of reliability, protection and the transient stability of the distributed synchronous generators. In order to evaluate the impacts of DG, it is common to make use of tools to calculate the Optimal Power Flow (OPF), by which the Optimal operation of the electrical systems is found. The FPO is formulated with the aim of minimizing (or maximizing) a pre-established objective function and subject to a set of physical and operational limits generally associated with steady-state system operation. Transient stability constraints (nonlinear differential equations) can also be included in the OPF problem, making it essential for the evaluation of the DG in steady state and the OPF can be called the Transient Stability Constrained Optimal Power Flow (TSCOPF). In this work, it is proposed to use the optimization resolution method of non-linear programming that will be the method of interior points dual-primal version to find the solution of the TSC-OPF. The Trajectory Sensitivity Analysis (TSA) is a tool provides us with valuable information on the influence of parameters on the dynamic behavior of systems, and this work will be used to develop a set of mathematical constraints to be incorporated into the conventional FPO that represent the impact of different scenarios on the transient stability of the system. The TSA is based on the linearization of the system around a nominal trajectory instead of around an equilibrium point. To implement the nonlinear differential equations represented by the transient stability constraints and the path sensitivity analysis was applied the implicit trapezoidal discretization technique, which will be added as constraints on the problem of conventional OPF problem. Therefore, path TSA together with the Transient Stability Constrained Optimal Power Flow has a great contribution by capturing valuable information in the evaluation of stability limits and account for changes in operating conditions and system parameters. The study parameters will be obtained from the reduced admittance matrix Yred and the results will verify the sensitivity of the variation of the elements of this matrix in the transient stability of the electric power system. The algorithm proposed in the present work was implemented for a distribution network containing nine buses, in order to determine the Optimal network operation and the optimal sizing of the distributed generation units in terms of active power generation and reactive power. It was also possible to verify that the proposed algorithm takes into account the influence of variations or uncertainties in the values of loads in the trajectory of the rotor angle of the generators or other small perturbations or uncertainties that may cause variations in the elements of the reduced admittance matrix Yred. From the simulation of the proposed scenarios it was verified that the algorithm responds well where there was a variation in the system load. Key words: Distributed synchronous generators. Transient stability constrained optimal power flow. Interior point method. Trajectory sensitivity analysis.
Databáze: OpenAIRE
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