Desenvolvimento de um algoritmo eficiente de cálculo do fluxo de potência em redes de distribuição de energia elétrica usando recursão e programação paralela

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Data

2023-06-05

Autores

Souza, Mariana de

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Neste trabalho de graduação foi realizada a implementação de um algoritmo eficiente de cálculo do fluxo de potência em redes de distribuição de energia elétrica usando recursão e programação paralela. O algoritmo de cálculo de fluxo de potência é a ferramenta mais básica para análise dos sistemas de distribuição. Com a integração das energias renováveis, sistemas de armazenamento de energia e geração distribuída, a capacidade de simulações de fluxo de potência torna-se um fator crucial para encontrar a melhor solução no menor tempo possível. Este trabalho propõe o uso da teoria natural de grafos para representar as topologias de redes de distribuição. Nessa estrutura de dados, os algoritmos de percurso, ou travessia são inerentemente recursivos possibilitando, assim, o desenvolvimento de algoritmos com programação paralela para obter o cálculo do fluxo de potência de forma mais rápida e eficiente. Os resultados demonstram que solução do fluxo de potência usando o algoritmo recursivo de busca em profundidade pode ser até 33% mais rápido que os algoritmos sequenciais. Com 4 núcleos de processamento, o algoritmo recursivo ganha mais 27% de eficiência computacional.
In this work, the implementation of an efficient algorithm for calculating the power flow in electricity distribution networks was carried out using recursion and parallel programming. The power flow calculation algorithm is the most basic tool for analyzing distribution systems. With the integration of renewable energy, energy storage systems and distributed generation, the ability of power flow simulations becomes a crucial factor in finding the best solution in the shortest possible time. We propose the direct use of graph theory to represent distribution network topologies. In this data structure, the traversing algorithms are inherently recursive, thus enabling the development of algorithms with parallel programming to obtain the power flow calculation faster and more efficiently. The results demonstrate that power flow solution using the recursive depth-first search algorithm can be up to 33% faster than conventional sequential algorithms. With 4 processing cores, the recursive algorithm gains more 27% in computational efficiency for tested systems.

Descrição

Palavras-chave

Redes de distribuição, Fluxo de potência, Teoria de grafos, Recursão, Programação paralela, Distribution network, Power flow, Graph theory, Recursion, Parallel programming

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