Avaliação de métodos de Newton e desacoplado rápido modificados para a determinação da margem de carregamento de sistemas elétricos - Oliveira, Cristina Coutinho de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021)
Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre algumas das diversas metodologias existentes na literatura específica para a resolução do Fluxo de Potência (FP) e Fluxo de Potência Continuado (FPC), utilizando métodos baseados em equações de injeção de potência e em equações de injeção de corrente. A formulação de injeção de potência é baseada nas equações de balanço de potência ativa e reativa de cada barra, enquanto que a de injeção de corrente utiliza equações de balanço de corrente. É apresentado o desenvolvimento de uma versão alternativa para o método do FP Newton-Raphson baseado em equações de injeção de corrente escritas em coordenadas polares, assim como, o FP via injeção de corrente Desacoplado Rápido, versão BX. As comparações de desempenho são feitas com as versões de injeção de potência correspondentes ao método de Newton-Raphson e FP Desacoplado Rápido escrito em coordenadas polares. Os métodos foram testados em sistemas de teste do IEEE-14, 30, 57, 118 e 300 barras e duas versões reais de grande porte do sistema elétrico SUL/SULDESTE brasileiro 638 e 787 barras considerando: diferentes relações R/X para os ramos e diferentes condições de carregamentos. As simulações foram realizadas em diversas condições de carregamento e relações R/X para os ramos para fins de avaliação de robustez. Os resultados da simulação mostraram que o desempenho dos métodos de injeção de corrente propostos é semelhante aos de injeção de potência. Apresenta-se também uma técnica para obtenção da margem de carregamento, sem problemas relacionados à singularidade da matriz Jacobiana e que proporcione um baixo número de iterações. A técnica consiste no uso de uma equação de reta localizada num outro plano que o comumente empregado para o traçado da curva P-V, a qual proporciona um menor número de pontos de singularidade da matriz na nova trajetória de soluções. Dos resultados constatou-se que a técnica proposta é mais eficiente, proporcionando uma redução no número de iterações quando comparada com outras metodologias.

This work presents a comparative study between some of the several methodologies existing in the specific literature for the resolution of Power Flow (PF) and Continuous Power Flow (CPF), using methods based on power injection equations and current injection equations. The power injection formulation is based on the equations of active and reactive power balance of each bus, while the current injection uses the current balance equations. The development of an alternative version of the Newton-Raphson power flow method based on current injection equations written in polar coordinates is presented. Its current injection fast decoupled power flow, BX version, is also presented. Performance comparisons are made with their corresponding power injection versions of the Newton and fast decoupled power flow written in polar coordinates. The methods have been tested on 14, 57, 118 and 300-bus IEEE test systems and two realistic Brazilian systems of 638 and 787 buses, corresponding to parts of the South-Southeast Brazilian system. Simulations were carried out under several loading conditions and R/X transmission line ratios for robustness evaluation purposes. The simulation results showed that the performance of the proposed current injection methods are similar to power injection ones. A technique for obtaining the loading margin is also presented, without problems related to the singularity of the Jacobian matrix and that provides a low number of iterations. The technique consists in the use of a straight line equation located in another plane than the one commonly used to trace the P-V curve, which provides a smaller number of singularity points of the matrix in the new solution path. From the results it was found that the proposed technique is more efficient, providing a reduction in the number of iterations when compared with other methodologies.
Evaluation of modified Newton and fast decoupled methods for load margin determination of electrical systems
Keywords: Fluxo de potência; Newton-Raphson; Injeção de corrente; Coordenadas polares; Curva P-V; Fluxo de potência continuado; Power flow; Current injection; Polar coordinate; P-V curve; Continuation power flow