O crescimento significativo de geração renovável variável pode causar impactos técnicos adversos na rede elétrica. As funções de inversores inteligentes são controles locais recomendados pelo padrão IEEE 1547-2018 com o objetivo de mitigar tais impactos utilizando os próprios recursos conectados por inversores, entre eles os sistemas fotovoltaicos. A fim de adequar as análises de operação, planejamento e controle dos sistemas elétricos, é fundamental o estudo da modelagem dessas funções de inversores inteligentes em fluxo de potência. Entretanto, a teoria de inclusão de controles e limites deve ser ajustada às características particulares desses novos controles, além disso os tradicionais tipos de barras PQ e PV são insuficientes. Este trabalho propôs uma nova modelagem das funções de inversores inteligentes fator de potência fixo, volt-var e volt-watt executadas por um modelo detalhado de sistemas fotovoltaicos em fluxo de potência monofásico Newton-Raphson através da abordagem unificada, na qual o sistema de equações é ampliado. Por sua vez, o modelo proposto representa os principais elementos do sistema fotovoltaico por equações e utiliza de suavização e problema de complementaridade como ferramentas para representar limites e as curvas lineares por partes do volt-var e volt-watt. Utilizando como variáveis de entrada as condições ambientais, o modelo proposto possibilita a obtenção das variáveis internas do sistema fotovoltaico, que são informações importantes em centros de controle bem como para inicializar modelos dinâmicos. Além da modelagem proposta, destacam-se, ainda, como contribuições deste trabalho: (i) revisão e sistematização da teoria de inclusão de controles e limites em fluxo de potência, em abordagens e métodos; e (ii) mapeamento das modelagens em fluxo de potência de sistemas fotovoltaicos e das funções de inversores inteligentes encontradas na literatura. Simulações computacionais realizadas nos sistemas testes 2 barras (gerador único-barramento infinito), IEEE 14 barras e IEEE 30 barras validaram e demonstraram que a modelagem proposta aproveita da característica de convergência do método Newton-Raphson, mantendo um custo computacional viável. Dado a relevância da modelagem utilizada no software OpenDSS e por ela utilizar a abordagem sequencial, tal modelagem foi implementada e comparada com a modelagem proposta. Esses resultados demonstram que a modelagem proposta apresentou maior tempo de execução, porém em um número de iterações menor para diversas configurações. Ambas indicaram robustez numérica semelhante.

Significant growth of variable renewable generation could cause adverse technical impacts on the power grid. The smart inverters functions are local controls recommended by the IEEE 1547-2018 standard to mitigate such impacts using the resources connected by inverters, including photovoltaic systems. In order to adapt the analysis of operation, planning and control of electrical systems, it is fundamental to study the modeling of these smart inverters' functions in power flow. However, the theory of inclusion of controls and limits must be adjusted to the particular characteristics of these new controls, in addition, the traditional PQ and PV bus types are insufficient. This work proposes a new modelling of the fixed power factor, volt-var and volt-watt smart inverter functions performed by a detailed model of photovoltaic systems in a single-phase Newton-Raphson power flow through the unified approach, in which the system of equations is enlarged. In turn, the proposed model represents the main elements of the photovoltaic system by equations and uses smoothing and complementarity problems as tools to represent limits and linear curves by parts of volt-var and volt-watt. Using the environmental conditions as input variables, the proposed model makes it possible to obtain the internal variables of the photovoltaic system, which are important information in control centres, as well as to initialize dynamic models. In addition to the proposed modeling, the contributions of this work also stand out: (i) review and systematization of the theory of inclusion of controls and limits in power flow, in approaches and methods; and (ii) mapping of the power flow modeling of photovoltaic systems and the smart inverter functions found in the literature. Computational simulations carried out in the 2 buses (single generator-infinite bus), IEEE 14 buses and IEEE 30 buses test systems validated and demonstrated that the proposed modelling takes advantage of Newton-Raphson's convergence characteristic, maintaining a viable computational cost. Given the relevance of the modelling used in the OpenDSS software and because it uses the sequential approach, such modelling was implemented and compared with the proposed modelling. These results demonstrate that the proposed modelling presented a longer execution time in a smaller number of iterations for several configurations. Both indicated similar numerical robustness.