Ambiente multimétodos para otimização de operações em sistemas de distribuição de energia elétrica generalizados

Abstract

Esta pesquisa propõe-se ao desenvolvimento de um ambiente para otimização da operação de sistemas de distribuição de energia. O ambiente é aderente às modernas redes de distribuição de energia por considerar a possibilidade de inclusão de geração distribuída e topologia em malha. O ambiente está dividido em três módulos. O primeiro módulo consiste na padronização dos dados de entrada e organização da rede em memória no formato de grafo utilizando técnicas de engenharia de software orientada a objetos. Este enfoque simplifica os processos de análises nodais dos circuitos, melhora o desempenho da solução e permite reaproveitar os objetos e operações em outras implementações. O segundo módulo é responsável pela análise e representação das características da rede: topologia, modelo de cargas e pontos de geração distribuída. O terceiro consiste dos métodos BFS, FW e OCF para a execução do cálculo do fluxo de corrente e dá a opção ao usuário de escolha do enfoque desejado, podendo apresentar as correntes e tensões em cada iteração. A opção de escolha de diferentes métodos no ambiente de otimização possibilita o uso do método mais aderentes às diferentes topologias de rede, aos tipos modelos de carga, a flexibilidade no uso de restrições de capacidade dos elementos da rede e a inclusão de limites de geração e limites de tensão. Com a finalidade de comprovar a aderência e eficiência do ambiente foram realizadas simulações em circuitos trifásicos equilibrados de distribuição primária com 11, 33 e 400 barras com modelos de carga constante, topologia radial, anel, com e sem geração distribuída.

This study proposes the development of an environment for optimization of the operations of electrical distribution systems. The environment is proposed for the modern electrical distribution networks considering the possibility of inclusion of distributed generation and mesh topology. The environment is divided into three modules. The first module consists of standardizing the input and organization data of the network in memory using techniques of object-oriented software engineering. This approach simplifies the processes of nodal analysis of the circuits, improves the performance of the solution and allows reusing the objects and operations in other implementations. The second module is responsible for analyzing and represents network characteristics: topology, load model and distributed generation points. The third consists of the BFS, FW and OCF methods to perform the current flow calculation and allows the user to choose the desired algorithm, being able to present the currents and voltages in each iteration. The choice of different methods in the optimization environment allows the use of the most adherent method to the different network topologies, the types of load, the flexibility in the use of capacity constraints of the elements of the network and the inclusion of generation limits and voltage limits. In order to verify the adhesion and the efficiency of the environment, simulations were carried out on balanced three-phase circuits of primary distribution of 11, 33 and 400 buses with different load models, radial or mesh topology, with and without distributed generation.