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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-30062021-154803
Document
Author
Full name
Celso Henrique Santos Rocha
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Kagan, Nelson (President)
Asada, Eduardo Nobuhiro
Freitas Filho, Walmir de
Title in Portuguese
Gestão de redes de distribuição ativas baseada em fluxo de potência ótimo.
Keywords in Portuguese
Engenharia elétrica
Fluxo de potência ótimo
Gestão de redes de distribuição ativas
Redes de distribuição ativas
Sistemas elétricos de potência
Abstract in Portuguese
A conexão de Recursos Energéticos Distribuídos (RED), como a Geração Distribuída (GD), tem crescido significativamente no mundo, impulsionada por fatores regulatórios, tecnológicos e sócio-ambientais. Elevados níveis de penetração desses recursos impõem desafios à operação dos sistemas de distribuição. Nesse contexto, estratégias de Gestão de Redes Ativas (GRA) capazes de manter os níveis de operação dentro dos limites regulatórios e operacionais dos ativos das concessionárias têm sido propostas. O Fluxo de Potência Ótimo (FPO) é uma técnica que permite a mitigação de impactos adversos na rede de modo holístico mediante o uso da flexibilidade proporcionada pelos elementos de controle distribuídos na rede. Embora o FPO tenha sido utilizado em uma grande quantidade de estudos recentes, aspectos como o gerenciamento combinado de redes de Média Tensão (MT) e Baixa Tensão (BT), uma modelagem detalhada da topologia da rede e dos atrasos envolvidos na comunicação entre os elementos controlados e o agente responsável por executar o algoritmo de otimização e a pulverização de uma grande quantidade de elementos de controle no nível de BT foram pouco explorados. Nesse trabalho, o FPO foi aplicado em uma estratégia de GRA com esquema de contingenciamento de geração em tempo quase-real e de arquitetura centralizada tendo como plano de fundo a disponibilidade de uma infraestrutura de medição que permite a completa visibilidade da rede. Utiliza-se uma modelagem realista dos atrasos envolvidos na comunicação entre os elementos de controle e o Centros de Operação de Distribuição (COD) bem como da topologia da rede, trifásica, desbalanceada e com consumidores monofásicos, bifásicos e trifásicos. Os resultados mostraram que o FPO com modelagem detalhada da topologia da rede e dos consumidores fornece soluções ótimas em um tempo adequado para aplicações reais. Além disso, também verificou-se que os atrasos de comunicação podem reduzir a efetividade da solução e que, portanto, faz-se necessário contabilizar tais aspectos.
Title in English
Optimal power flow-based active network management.
Keywords in English
Active network management
Distributed generation
Distribution operation
Generation curtailment
Optimum power flow
Abstract in English
The connection of Distributed Energy Resources (DER), such as Distributed Generation (DG), has massively been increasing in the world boosted by economical, regulatory, technological and socioenvironmental factors. High penetration of these resources impose challenges to the operation of distribution systems. In this context, different Active Network Management (ANM) strategies capable of maintaining the operation levels within regulatory and assets operational limits have been proposed. Optimum Power Flow (OPF) is a technique that allows the mitigation of several adverse impacts in the grid as a whole upon the utilization of the flexibility provided by the control elements distributed along the grid. Even though OPF has been widely utilized in recent studies, aspects such as the combined management of MV and LV networks, a detailed modelling of the grid topology and the delays involved in the communication between control elements and the agent responsible for executing the optimization algorithm and also the pulverization of a large amount of control elements in the LV level have not been widely explored. In this work, OPF has been applied with a curtailment scheme in near-real time ANM strategy with centralized control architecture. The strategy is built upon the availability of a wide metering infrastructure that allows full visibility of the network. A realistic modelling of the communication delays between the control elements and the Distribution Network Operator (DNO) and the grid topology, which is three-phase, unbalanced and with single, two and three-phase customers has been utilized. The results show that the OPF with detailed modelling of the grid topology and customers provides optimal solutions in a reasonable time for real applications. It has also been verified that the communcation delays can reduce the effectiveness of the strategy and that, therefore, such aspect must be accounted for in the formulation.
 
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Publishing Date
2021-06-30
 
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