Alocação ótima de bancos de capacitores em sistemas de distribuição considerando a cronologia da operação e incertezas

Abstract

Este trabalho propõee um modelo de compensação de potência reativa para a alocação ótima de bancos de capacitores (BCs) fixos e automáticos aplicado ao problema de planejamento da expansão de sistemas de distribuição considerando incertezas. A função objetivo considera a minimização dos custos de investimento e dos custos de operação (manutenção, perdas de energia e violações nos níveis de tensão). As incertezas na carga e nas gerações distribuídas, baseadas em fonte solar fotovoltaica, são consideradas no modelo através da geração de cenários representativos obtidos pela técnica de clusterização K-means. O modelo desenvolvido foi resolvido utilizando uma implementação baseada na meta-heurística Algoritmo Genético (AG). E realizada uma codificação que favorece a inclusão de forma explícita das restrições de investimento e das restrições no modo de operação das unidades automáticas dos BCs. O modelo e implementado por intermédio da integração do software OpenDSS com o MATLABR®, no qual os fluxoa de potência são resolvidos via COM Interface com o OpenDSS. Um sistema de 23 nós foi utilizado nos testes para demonstrar o potencial de aplicação oferecido pela formulação proposta. O modelo foi validado através da comparaçãoo dos resultados obtidos através dos cenários representativos com os resultados obtidos utilizando 365 dias diferentes de operação. Os casos analisados e os resultados obtidos demonstram a robustez do modelo proposto e a exibilidade oferecida pela codificação empregada.

This work proposes a reactive power compensation model for the optimal allocation of xed and automatic capacitor banks applied to the expansion planning problem of power distribution systems considering uncertainties. The objective function considers the minimization of investment costs and operating costs (maintenance, energy losses and voltage level violations). The uncertainties in load and distributed generations, based on solar photovoltaic source, are considered in the model through the generation of representative scenarios obtained by the K-means clustering technique. The developed model was solved using an implementation based on the metaheuristic Genetic Algorithm. A codi cation is carried out that favors the explicit inclusion of the investment restrictions and the restrictions on the mode of operation of the automatic units of the capacitor banks. The model is implemented by integrating OpenDSS software with MATLABR® , in which power ows are solved via COM Interface with OpenDSS. A 23-node system was used in the tests to demonstrate the potential application of proposed formulation. The model was validated by comparing the results obtained through the representative scenarios with the results obtained using 365 di erent days of operation. The analyzed cases and the results obtained demonstrate the robustness of the proposed model and the exibility o ered by the encoding performed.