Alocação ótima de capacitores em sistemas elétricos de distribuição desequilibrados através de análise de sensibilidade com limitação do espaço de busca
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFJF |
Texto Completo: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15524 |
Resumo: | O problema da alocação ótima de capacitores em sistemas elétricos de distribuição desequilibrados não é simples de se resolver, e isso se deve, em grande parte, à sua natureza altamente combinatória, não linear e não convexa, que ainda inclui restrições que devem representar aspectos técnicos e econômicos das redes de distribuição. Portanto, é de grande interesse a formulação de ferramentas de otimização mais elaboradas que contribuam em tal atividade. Este trabalho propõe um algoritmo para otimização de sistemas elétricos de distribuição desequilibrados através da alocação ótima de bancos de capacitores ao longo dos alimentadores para um determinado horizonte de planejamento. O método é dividido em três etapas, sendo que a primeira etapa se destina ao cálculo da demanda da compensação reativa fixa necessária para a operação adequada dos sistemas, a segunda etapa destina-se a uma análise de sensibilidade para definir os nós mais sensíveis à função objetivo e então, finalmente, a terceira etapa destina-se à alocação ótima dos bancos de capacitores nos sistemas de distribuição. O método proposto utiliza um fluxo de potência trifásico e um algoritmo genético para resolver o problema do fluxo de potência ótimo e considera como variáveis de otimização a capacidade dos bancos em cada possível local de alocação. O objetivo da metodologia proposta é maximizar a economia nos custos de operação, em relação a diminuição das perdas técnicas de energia, em um horizonte de planejamento, com um custo mínimo de investimento, mitigando o desequilíbrio de tensão e respeitando os limites de tensão nos nós dos sistemas. Uma contribuição deste trabalho é a redefinição do espaço de busca a fim de melhorar a eficiência do AG, aumentando assim a qualidade dos resultados e reduzindo potencialmente o esforço computacional em grandes sistemas. |
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Este trabalho propõe um algoritmo para otimização de sistemas elétricos de distribuição desequilibrados através da alocação ótima de bancos de capacitores ao longo dos alimentadores para um determinado horizonte de planejamento. O método é dividido em três etapas, sendo que a primeira etapa se destina ao cálculo da demanda da compensação reativa fixa necessária para a operação adequada dos sistemas, a segunda etapa destina-se a uma análise de sensibilidade para definir os nós mais sensíveis à função objetivo e então, finalmente, a terceira etapa destina-se à alocação ótima dos bancos de capacitores nos sistemas de distribuição. O método proposto utiliza um fluxo de potência trifásico e um algoritmo genético para resolver o problema do fluxo de potência ótimo e considera como variáveis de otimização a capacidade dos bancos em cada possível local de alocação. O objetivo da metodologia proposta é maximizar a economia nos custos de operação, em relação a diminuição das perdas técnicas de energia, em um horizonte de planejamento, com um custo mínimo de investimento, mitigando o desequilíbrio de tensão e respeitando os limites de tensão nos nós dos sistemas. Uma contribuição deste trabalho é a redefinição do espaço de busca a fim de melhorar a eficiência do AG, aumentando assim a qualidade dos resultados e reduzindo potencialmente o esforço computacional em grandes sistemas.The problem of optimal allocation of capacitors in unbalanced electrical distribution systems is not so simple to solve, and this is due, in large part, to its highly combinatorial, non-linear and non-convex nature, which still includes restrictions that must represent technical and economic aspects from the distribution systems. Therefore, it is of great interest to formulate more elaborate optimization tools that contribute to such an activity. This work proposes an algorithm for optimizing unbalanced electrical distribution systems through the optimal allocation of capacitor banks along the feeders for a given planning horizon. The method is divided into three steps, the first step is intended to calculate the fixed reactive compensation demand necessary for the proper operation of the systems, the second step is intended for a sensitivity analysis to define the most sensitive nodes to the function objective and then, finally, the third step is aimed at the optimal allocation of capacitor banks in the distribution systems. The proposed method uses a three-phase power flow and a genetic algorithm to solve the optimal power flow problem and considers as optimization variables the capacity of the banks in each possible allocation location. The objective of the proposed methodology is to maximize the savings in operating costs, in relation to the reduction of technical energy losses, in a planning horizon, with a minimum investment cost, mitigating the voltage unbalance and respecting the voltage limits on the nodes of the systems. A contribution of this work is to deal with the redefinition of the search space in order to improve the efficiency of the GA, thus increasing the quality of the results and potentially reducing the computational effort in large systems.porUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Programa de Pós-graduação em Engenharia ElétricaUFJFBrasilFaculdade de EngenhariaAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICASistemas desequilibradosOtimizaçãoAlgoritmo genéticoAlocação de capacitoresLimitação de espaço de buscaAnálise de sensibilidadeUnbalanced systemsOptimizationGenetic algorithmCapacitor allocationLimited search spaceSensitivity analysisAlocação ótima de capacitores em sistemas elétricos de distribuição desequilibrados através de análise de sensibilidade com limitação do espaço de buscainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFJFinstname:Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)instacron:UFJFORIGINALrodrigovianabatista.pdfrodrigovianabatista.pdfapplication/pdf3310066https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15524/1/rodrigovianabatista.pdf022ff260b92ca50b41f6512b9580034fMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81031https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15524/2/license_rdf9b85e4235558a2887c2be3998124b615MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15524/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53TEXTrodrigovianabatista.pdf.txtrodrigovianabatista.pdf.txtExtracted texttext/plain164486https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15524/4/rodrigovianabatista.pdf.txt00deea21529ba477dd466e67d3bdf431MD54THUMBNAILrodrigovianabatista.pdf.jpgrodrigovianabatista.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1091https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15524/5/rodrigovianabatista.pdf.jpg6785d4d11f776193d66466333c9307e4MD55ufjf/155242023-07-04 03:16:21.084oai:hermes.cpd.ufjf.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufjf.br/oai/requestopendoar:2023-07-04T06:16:21Repositório Institucional da UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)false |
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