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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2023.tde-04092023-152618
Document
Author
Full name
César Eduardo Curo Carrión
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2023
Supervisor
Committee
Pereira Junior, Benvindo Rodrigues (President)
Flores, Marcos Julio Rider
Oliveira, Edimar Jose de
Title in Portuguese
Restauração dinâmica de redes de distribuição considerando sistemas de armazenamento de energia
Keywords in Portuguese
geração distribuída
modificações topológicas
otimização lineal
resiliência
restauração dinâmica
sistemas de armazenamento de energia
Abstract in Portuguese
Após a ocorrência de uma interrupção de energia, os operadores da rede de distribuição devem implementar planos de restauração para isolar a falta e recuperar a carga afetada. O processo de restauração requer modificações topológicas na rede elétrica para minimizar a carga não suprida. Nesse contexto, os recursos energéticos presentes nos sistemas de distribuição têm levado pesquisadores a considerar a operação desses novos elementos para agilizar o restabelecimento do serviço. Assim, na literatura específica, são encontrados trabalhos que consideram a operação de recursos distribuídos nos modos ilha e conectados à rede. Dadas as variações de demanda e a intermitência das fontes de energia presentes nos modernos sistemas de distribuição, alguns trabalhos abordam as variações na capacidade de restauração em relação às flutuações da demanda e da disponibilidade das fontes de energia. No entanto, as soluções propostas na literatura convergem em propor uma única topologia ao longo do período de restauração. Neste trabalho é proposta uma característica dinâmica da restauração, dividindo o período de reparo em etapas de tempo com uma configuração topológica específica em cada uma delas com o objetivo de minimizar a energia total não suprida após a ocorrência de uma falta. Além disso, a característica dinâmica é potencializada pelo aproveitamento do funcionamento dos sistemas de armazenamento de energia, cuja característica flexível contribui na capacidade de restauração do sistema de distribuição. O problema é formulado como um modelo de Programação Linear Inteira Mista. Um sistema de 53 nós e outro de 404 nós são utilizados para validar o modelo proposto considerando diferentes cenários de falta. Os resultados mostram que a energia não suprida diminui quando são permitidas múltiplas modificações topológicas na rede suportadas pela operação de sistemas de armazenamento de energia.
Title in English
Optimal restoration in a distribution network considering energy storage systems
Keywords in English
distributed generation
dynamic restoration
energy storage system
reliability
service restoration
Abstract in English
After a power outage occurs, distribution grid operators must implement restoration plans to isolate the fault and recover the affected load. The restoration process requires topological modifications on the power grid in order to minimize the unsupplied load. In this context, the energy resources present in the distribution systems have led researchers to consider the operation of these new elements to speed up the service restoration. Thus, in the specific literature, researchs are found considering the operation of distributed resources in island and networkconnected modes. Due to the demand variability and the intermittency of renewable energy sources present in modern distribution systems, some studies address variations in restoration capacity regarding fluctuations in demand and the availability of energy sources. However, the solutions proposed in the literature converge in proposing a single topology throughout the restoration period. In this work, a dynamic characteristic of the restoration is proposed, dividing the repair period into time steps with a specific topological configuration in each one of them in order to minimize the total energy not supplied after the occurrence of a fault. In addition, the dynamic characteristic is enhanced by taking advantage of the energy storage systems operation, whose flexible characteristic contributes to the restoration capacity of the distribution system. The problem is formulated as a Mixed Integer Linear Programming Model.A 53-node system and another 404-node system are used to validate the proposed model considering different fault scenarios. The results show that the non-supplied energy is reduced when multiple network topological modifications supported by the operation of energy storage systems are allowed.
 
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Publishing Date
2023-09-06
 
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