Previsão espacial da densidade de carga nos sistemas de distribuição de energia elétrica considerando a geometria fractal da zona urbana
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Data
2014-08-19
Autores
Melo Trujillo, Joel David [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
This thesis presents a grid-based simulation method for spatial load forecasting studies in the electric distribution systems in the urban area. This approach can be considered as a useful tool to aid planning engineers in the process of distribution systems expansion planning in the mid- and long-term. The fractal geometry concepts are used to improve the characterization of the spatial pattern of the load density in the urban area considering the available data on the electrical distribution utilities, using a data georeferenced of network elements and maps of the urban area. One of the contributions of this work is a tool to jointly simulate: the expansion of the city, the free decision of inhabitants to populate regions, and the influence of urban infrastructure to attract or repel new users. Thus, this model can help creating future scenarios in the process of distribution systems expansion planning considering the dynamic growth of the urban area. The proposed method was tested in a real distribution system of a medium-sized city. The result is a map of the spatial distribution of the load density simulated in the study area, which shows the subareas with high growth in their load density. This map allows the verification of the distribution system capacity in order to meet the load growth. The proposed model is evaluated using a spatial analysis of the loads allocation error in the simulation of the actual load density; it shows an efficacy to characterize the spatial pattern of consumption of electricity with a simulation global error inferior to 3% of the total load installed in the city.
Neste trabalho, apresenta-se um método de simulação por quadrículas para os estudos de previsão espacial da densidade de carga nos sistemas de distribuição de energia elétrica da zona urbana, o qual pode ser considerado como uma ferramenta de auxílio para os planejadores das empresas de distribuição durante o processo de planejamento da expansão dos sistemas de distribuição no médio e longo prazo. No método proposto, são utilizados conceitos da geometria fractal para melhorar a caracterização da distribuição espacial do consumo de energia elétrica na zona urbana da cidade. Além disso, considera-se a disponibilidade atual de dados nas empresas de distribuição como: o conjunto de dados georreferenciados dos elementos da rede e mapas da zona de concessão urbana. Uma das contribuições deste trabalho é apresentar um modelo que realiza a simulação de forma conjunta do crescimento de carga por causa da: expansão da cidade, livre vontade dos habitantes para povoar em regiões disponíveis e influência das infraestruturas urbanas para atrair ou repelir novos usuários. Assim, este modelo pode ajudar na criação de cenários prospectivos no planejamento da expansão da rede elétrica, considerando o crescimento dinâmico da zona urbana na cidade. O método proposto foi testado em um sistema de distribuição real de uma cidade de médio porte. O resultado do método é um mapa com a distribuição espacial da densidade de carga simulada na zona de estudo, que mostra as subáreas com maior crescimento na sua densidade de carga. Desta forma, esse mapa permite a verificação da capacidade dos equipamentos do sistema de distribuição, a fim de suprir tal crescimento de carga. O modelo proposto é avaliado utilizando uma análise espacial do erro cometido na alocação de cargas no processo de simulação da densidade de carga existente, a qual mostra uma eficácia para caracterizar o padrão espacial de consumo de energia elétrica, com um erro global de simulação menor que 3% da carga total instalada na cidade.
Neste trabalho, apresenta-se um método de simulação por quadrículas para os estudos de previsão espacial da densidade de carga nos sistemas de distribuição de energia elétrica da zona urbana, o qual pode ser considerado como uma ferramenta de auxílio para os planejadores das empresas de distribuição durante o processo de planejamento da expansão dos sistemas de distribuição no médio e longo prazo. No método proposto, são utilizados conceitos da geometria fractal para melhorar a caracterização da distribuição espacial do consumo de energia elétrica na zona urbana da cidade. Além disso, considera-se a disponibilidade atual de dados nas empresas de distribuição como: o conjunto de dados georreferenciados dos elementos da rede e mapas da zona de concessão urbana. Uma das contribuições deste trabalho é apresentar um modelo que realiza a simulação de forma conjunta do crescimento de carga por causa da: expansão da cidade, livre vontade dos habitantes para povoar em regiões disponíveis e influência das infraestruturas urbanas para atrair ou repelir novos usuários. Assim, este modelo pode ajudar na criação de cenários prospectivos no planejamento da expansão da rede elétrica, considerando o crescimento dinâmico da zona urbana na cidade. O método proposto foi testado em um sistema de distribuição real de uma cidade de médio porte. O resultado do método é um mapa com a distribuição espacial da densidade de carga simulada na zona de estudo, que mostra as subáreas com maior crescimento na sua densidade de carga. Desta forma, esse mapa permite a verificação da capacidade dos equipamentos do sistema de distribuição, a fim de suprir tal crescimento de carga. O modelo proposto é avaliado utilizando uma análise espacial do erro cometido na alocação de cargas no processo de simulação da densidade de carga existente, a qual mostra uma eficácia para caracterizar o padrão espacial de consumo de energia elétrica, com um erro global de simulação menor que 3% da carga total instalada na cidade.
Descrição
Palavras-chave
Energia elétrica - Distribuição, Sistemas de energia eletrica - Planejamento, Carga e distribuição elétrica, Fractais, Electric power distribution
Como citar
MELO TRUJILLO, Joel David. Previsão espacial da densidade de carga nos sistemas de distribuição de energia elétrica considerando a geometria fractal da zona urbana. 2014. 144 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, 2014.