Controle integrado de tensão e potência reativa nas modernas redes de distribuição de energia elétrica.

Abstract

Neste trabalho, tem-se como objetivo principal melhorar o fluxo de energia e minimizar as perdas de energia ativa e reativa controlando, assim, o perfil da tensão na rede de distribuição de acordo com os limites operacionais definido pelas agências reguladoras. O uso de fontes renováveis distribuída e redução das perdas permite minimizar os gastos operacionais da rede de distribuição. Um método de resolução do fluxo de potência ótimo com convergência estável e rápida em redes de grande porte é um fator bastante importante para viabilizar os objetivos estabelecidos. A restrição de igualdade para o balaço de potência nas redes de distribuição é obtida usando o método das somas de potência. Dessa forma, o fluxo de potência ótimo é matematicamente modelado como um problema de programação não linear inteiro misto. A técnica implementada para sua resolução é o método de pontos interiores primal-dual. A convergência e definição dos parâmetros de ajuste do método proposto são inicialmente avaliadas usando uma rede de 33 barras da literatura. A solução do fluxo de potência ótimo é, então, verificada para uma rede de 135 barras em que há a possibilidade de alocação de dispositivos de controle de tensão e reativos, como banco de capacitores e transformadores com comutadores de taps. Diferentes modelos de carga também são utilizados na avaliação da resposta do algoritmo implementado.

In this work, the main objective is to improve the energy flow and minimize active and reactive energy losses, thus controlling the voltage profile in the distribution network according to the operational limits defined by the regulatory agencies. The use of distributed renewable sources and reduction of losses allows to minimize the operational costs of the distribution network. A method of solving the optimal power flow with stable and fast convergence in large scale networks is a very important factor to achieve the established objectives. The equality constraint for the power balance in distribution networks is obtained using the power sums method. In this way, the optimal power flow is mathematically modeled as a mixed integer nonlinear programming problem. The technique implemented for its resolution is the interior point’s method. The convergence and definition of the adjustment parameters of the proposed method are initially evaluated using a 33-buses test network from the literature. The optimal power flow solution is then verified for a 135-buses network where there is the possibility of allocating voltage and reactive control devices, such as distributed generators, capacitor banks and transformers with on-load tap changer. Different load models are also used to evaluate the response of the implemented algorithm.