Metodologia heurística de alocação e dimensionamento de PV-STATCOM em sistemas de distribuição de média tensão: redução do investimento inicial e regulação dos níveis de tens

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alves, Zedequias Machado
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000qmrw
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/32101
Resumo: The participation of Distributed Generation (DG) in the electrical distribution system has been growing in recent years, especially photovoltaic DG (FVGD). FVGD benefits the electrical system and the environment, but it also presents technical challenges and the need for adjustments. Maximizing the benefits and mitigating the challenges presented by FVGD is something widely discussed by researchers. Among the approaches, the possibility of using the idle capacity of photovoltaic inverters to maintain the grid voltage profile stands out, calling it PV-STATCOM. This research proposes a heuristic for sizing and allocating PV-STATCOM in the medium voltage (MV) distribution system. PV-STATCOM will assist with reactive compensation to maintain grid voltage levels within established limits. To determine the location and dimensioning of the PV-STATCOM, the idle capacity of the photovoltaic inverter is considered in power flow studies to be a synchronous compensator, that is, a PV-type bus. The methodology is applied to the idealized 10-bus and 33-bus Baran-Wu test systems. Initially, for the allocation of PV-STATCOM, the exhaustive search method is applied, and the results are compared with the particle swarm method (PSO), which is used as the basis for a heuristic proposal. The heuristic proposal is described in 10 steps, with the first seven steps being necessary for locating and sizing the PV-STATCOM, while the last three are required to apply the solution found to the system's daily power flow and make the required adjustments to the Volt-var curve. The methodology is compared with papers found in the literature, presenting superior results regarding the sizing of PV-STATCOM and exceptional results regarding technical losses. Installing PV-STATCOM at strategic points in the grid reduces the amount of reactive power required to maintain voltage levels within the desired limits, which results in lower investment.
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This research proposes a heuristic for sizing and allocating PV-STATCOM in the medium voltage (MV) distribution system. PV-STATCOM will assist with reactive compensation to maintain grid voltage levels within established limits. To determine the location and dimensioning of the PV-STATCOM, the idle capacity of the photovoltaic inverter is considered in power flow studies to be a synchronous compensator, that is, a PV-type bus. The methodology is applied to the idealized 10-bus and 33-bus Baran-Wu test systems. Initially, for the allocation of PV-STATCOM, the exhaustive search method is applied, and the results are compared with the particle swarm method (PSO), which is used as the basis for a heuristic proposal. The heuristic proposal is described in 10 steps, with the first seven steps being necessary for locating and sizing the PV-STATCOM, while the last three are required to apply the solution found to the system's daily power flow and make the required adjustments to the Volt-var curve. The methodology is compared with papers found in the literature, presenting superior results regarding the sizing of PV-STATCOM and exceptional results regarding technical losses. Installing PV-STATCOM at strategic points in the grid reduces the amount of reactive power required to maintain voltage levels within the desired limits, which results in lower investment.A participação da Geração Distribuída (GD) no sistema elétrico de distribuição vem crescendo nos últimos anos, principalmente a GD fotovoltaica (GDFV). O uso da GDFV traz benefícios para o sistema elétrico e meio ambiente, mas também apresenta desafios técnicos e necessidade de adequações. A maximização dos benefícios e atenuação dos desafios apresentados pela GDFV é amplamente discutida por pesquisadores. Dentre as abordagens, destaca-se a possibilidade de se utilizar a capacidade ociosa dos inversores fotovoltaicos para auxiliar na regulação do perfil de tensão da rede, denominando-o PV-STATCOM. Esta pesquisa propõe uma heurística para dimensionamento e alocação de PV-STATCOM no sistema de distribuição de média tensão (MT). O PV-STATCOM auxiliará na compensação reativa de forma a manter os níveis de tensão da rede dentro dos limites estabelecidos. Para se determinar a localização e o dimensionamento do PV-STATCOM, a capacidade ociosa do inversor fotovoltaico é considerada nos estudos de fluxo de potência como sendo um compensador síncrono, ou seja, uma barra tipo PV. A metodologia é aplicada no sistema teste idealizado de 10 barras e no sistema teste Baran-Wu de 33 barras. Inicialmente, para a alocação do PV-STATCOM é aplicado o método de busca exaustiva, os resultados são cotejados com o método enxame de partículas (PSO) que é utilizado de base para a heurística proposta. A heurística proposta é descrita em 10 passos, sendo os 7 primeiros passos necessários para a localização e dimensionamento do PV-STATCOM, enquanto que os 3 últimos são necessários para aplicar a solução encontrada no fluxo de potência diário do sistema e realizar os ajustes necessários na curva Volt-var. A metodologia é comparada com trabalhos encontrados na literatura, apresentando resultados superiores quanto ao dimensionamento do PV-STATCOM, e resultados satisfatórios com respeito as perdas técnicas. A instalação dos PV-STATCOM em pontos estratégicos da rede reduz a quantidade de potência reativa necessária para manter os níveis de tensão dentro dos limites desejados. Considerando que o custo do PV-STATCOM é diretamente proporcional a sua potência, temos como resultado a necessidade de um menor investimento quando comparado ao uso de STATCOM convencional.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaCardoso Junior, Ghendyhttp://lattes.cnpq.br/6284386218725402Marchesan, GustavoVieira, Joao Paulo AbreuVieira Junior, Jose Carlos de MeloGutierres, Luiz Fernando de FreitasAraujo, Olinto Cesar Bassi deAlves, Zedequias Machado2024-06-28T10:48:20Z2024-06-28T10:48:20Z2024-04-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/32101ark:/26339/001300000qmrwporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-06-28T10:48:20Zoai:repositorio.ufsm.br:1/32101Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2024-06-28T10:48:20Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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