Análise do modelo de fator de distribuição de transferência de potência para fluxo de potência ótimo e planejamento da expansão de sistemas de transmissão
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Data
2023-02-10
Autores
Dominguez, Ines Celsa Castillo
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Neste trabalho, analisa-se os modelos matemáticos dos problemas de fluxo de potência ótimo (FPO) dc em sistemas de transmissão e de planejamento da expansão da transmissão estático (PET) dc utilizando-se a teoria do fator de distribuição de transferência de potência, do inglês power transfer distribution fator (PTDF). O principal objetivo de se utilizar o PTDF em ambas as formulações é a redução do tamanho dos problemas, tanto em relação ao número de variáveis de decisão quanto ao número de restrições, visando a diminuição do esforço computacional de resolução. Os testes para o problema de FPO dc foram realizados utilizando-se quatro sistemas: IEEE de 30, 200, 588 e 10000 barras, sendo comparados os modelos de FPO dc tradicional e o baseado no PTDF. Da mesma forma, para o problema PET dc são testados e analisados os sistemas Garver de seis barras, IEEE de 24 barras, Sul brasileiro de 46 barras e Colombiano de 93 barras para três modelos: o modelo linear disjuntivo e duas modelagens baseadas no PTDF, sendo uma delas contribuição deste trabalho. Verifica-se que as três formulações fornecem as mesmas soluções para todos os sistemas, o que indica que todas são equivalentes. Para análise de operação, no problema de FPO dc, foram verificadas reduções no esforço computacional com o modelo baseado no PTDF. Finalmente, para o modelo proposto para PET baseando no PTDF, comparado com o disponível na literatura, também se verifica a redução do esforço computacional para resolução do problema.
In this work, mathematical models for dc optimal power flow (OPF) and dc static transmission expansion planning (TEP) based on the power transfer distribution factor (PTDF) are analyzed. �e main objective of using the PTDF in both formulations is to reduce the size of the problems, both in relation to the number of decision variables and the number of constraints, in order to reduce the computational effort of resolution. Tests for the dc FPO problem were performed using four systems: the IEEE 30-bus, 200-bus, 588-bus, and 10000-bus systems, comparing the traditional dc OPF models and the one based on PTDF. Likewise, for the dc TEP problem, the six-bus Garver, 24-bus IEEE, 46-bus Southern Brazilian, and 93-bus Colombian systems are tested and analyzed for three models: the linear disjunctive model and two PTDF-based models, being one of them a contribution of this work. It is verified that the three formulations provide the same solutions for all systems, which indicates that they are all equivalent. For the operation analysis, in the dc OPF problem, reductions in the computational effort were verified with the model based on PTDF. Finally, for the proposed model for TEP based on PTDF, compared to the one available in the literature, a reduction in the computational effort to solve the problem is also verified.
In this work, mathematical models for dc optimal power flow (OPF) and dc static transmission expansion planning (TEP) based on the power transfer distribution factor (PTDF) are analyzed. �e main objective of using the PTDF in both formulations is to reduce the size of the problems, both in relation to the number of decision variables and the number of constraints, in order to reduce the computational effort of resolution. Tests for the dc FPO problem were performed using four systems: the IEEE 30-bus, 200-bus, 588-bus, and 10000-bus systems, comparing the traditional dc OPF models and the one based on PTDF. Likewise, for the dc TEP problem, the six-bus Garver, 24-bus IEEE, 46-bus Southern Brazilian, and 93-bus Colombian systems are tested and analyzed for three models: the linear disjunctive model and two PTDF-based models, being one of them a contribution of this work. It is verified that the three formulations provide the same solutions for all systems, which indicates that they are all equivalent. For the operation analysis, in the dc OPF problem, reductions in the computational effort were verified with the model based on PTDF. Finally, for the proposed model for TEP based on PTDF, compared to the one available in the literature, a reduction in the computational effort to solve the problem is also verified.
Descrição
Palavras-chave
Fator de distribuição de transferência de potência, Fatores de sensibilidade, Fluxo de potência ótimo, Planejamento da expansão da transmissão, Optimal power flow, Power transfer distribution factor, Transmission expansion planning, Sensitivity factors