https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14956
Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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matheusalbertodesouza.pdf | PDF/A | 9.81 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Clase: | Tese |
Título : | Estimador de estados trifásico híbrido para sistemas de distribuição de energia elétrica: uma abordagem considerando a viabilidade técnico-econômica |
Autor(es): | Souza, Matheus Alberto de |
Orientador: | Melo, Igor Delgado de |
Miembros Examinadores: | Mendonça, Isabela Miranda de |
Miembros Examinadores: | Peres, Wesley |
Miembros Examinadores: | Passos Filho, João Alberto |
Miembros Examinadores: | Silva Junior, Ivo Chaves da |
Resumo: | O presente trabalho apresenta uma nova metodologia técnica e economicamente viável para a estimação de estados em sistemas de distribuição de energia elétrica utilizando medições sincrofasoriais e de grandezas eficazes conjuntamente. Para a metodologia proposta, as correntes passantes pelas linhas do sistema são utilizadas como variáveis de estados em coordenadas retangulares e as medições são obtidas por meio de sensores localizados ao longo de ramais de alimentadores de distribuição. Considera-se medidas dos valores eficazes de tensão, potência ativa e reativa fornecidas através de medidores inteligentes (Smart Meters), além de medição sincrofasorial na subestação principal (barra localizada no início do alimentador) para a definição da referência angular. A abordagem é trifásica e representa as características intrínsecas de uma rede de distribuição como desequilíbrio de cargas, topologia radial, existência de impedâncias mútuas e escassez de sensores dedicados ao monitoramento contínuo das mesmas. A metodologia se baseia na solução de um problema de otimização não linear o qual visa minimizar uma função objetivo associada ao somatório das diferenças quadráticas entre valores medidos e seus correspondentes valores estimados. Medidas virtuais são consideradas como injeções de corrente nulas para as barras de passagem, tratadas diretamente na função objetivo. O problema formulado é resolvido a cada instante de tempo ‘t’ objetivando estimar estados operativos ao longo do tempo possibilitando o rastreamento de curvas diárias de carga. Adicionalmente, são incorporadas ao problema restrições de carga para as barras que não são monitoradas em tempo real, sendo as mesmas estipuladas com base em estimativas de cargas obtidas em um instante de tempo anterior ‘t-1’, correlacionando instantes de tempo de estimação consecutivos. A resolução do problema de otimização se dá pelo Método de Pontos Interiores com Barreira de Segurança (Safety Barrier Interior Point Method) modificado para que a solução seja sempre determinada dentro de um espaço de busca factível o qual contenha o estado operativo mais provável do sistema monitorado. Para as simulações computacionais, as medidas utilizadas pelo algoritmo proposto são emuladas a partir de um Fluxo de Potência Trifásico via Injeção de Correntes (FPTIC). Foram realizadas diversas simulações variando-se o percentual das cargas para uma análise considerando cargas diárias variantes no tempo. Os resultados obtidos foram comparados com outra metodologia existente na literatura e com os valores verdadeiros que foram obtidos através do FPTIC. A diferença entre os valores estimados e os valores adotados como verdadeiros é bastante reduzida atestando a eficiência do método proposto. Apresenta-se ainda um conceito baseado em centralização de dados através de um broker de mensagens assíncronas para a integração de todos os módulos necessários ao completo funcionamento do estimador de estados na prática, tornando a proposta aplicável e viável para o monitoramento de redes trifásicas desequilibradas. |
Resumen : | This work presents a new technically and economically viable methodology for the state estimation in electric energy distribution systems using synchrophasor measurements and RMS (root mean square) measurements together. For the proposed methodology, the currents passing through the lines of the system are used as state variables in rectangular coordinates and the measurements are obtained by sensors located along the branches of distribution feeders. RMS values of voltage, active and reactive power supplied through smart meters are considered, in addition to synchrophasor measurements at the main substation (busbar located at the beginning of the feeder) for the definition of the angular reference. The approach is three-phase and represents the intrinsic characteristics of a distribution network such as load unbalance, radial topology, existence of mutual impedances and lack of sensors dedicated to their continuous monitoring. The methodology is based on the solution of a non-linear optimization problem which aims to minimize an objective function associated with the sum of squared differences between measured values and their corresponding estimated values. Virtual measurements are considered as zero current injections for the null power injection buses, treated directly in the objective function. The formulated problem is solved at each instant of time ‘t’ in order to estimate operating states along the time, enabling the tracking of daily load profiles. Additionally, load constraints for buses that are not monitored in real time are incorporated into the problem, being determined based on load estimates obtained in a previous instant of time ‘t-1’, correlating consecutive estimation time intervals. The optimization problem is solved by the modified Safety Barrier Interior Point Method so that the solution is always determined within a feasible search space which contains the most probable operating state of the monitored system. For computational simulations, the measurements used by the proposed algorithm are emulated from a Three-Phase Power Flow via Current Injection (TPFCI). Several simulations were carried out varying the percentage of loads for analysis considering daily loads profiles and the results obtained were compared with another existing methodology in the literature and with the true values that were obtained through the TPFCI. The difference between the estimated and the true values is very small, attesting to the efficiency of the proposed method. It also presents a concept based on data centralization through an asynchronous message broker for the integration of all modules necessary for the complete operation of the state estimator in practice, making the proposal applicable and viable for monitoring unbalanced three-phase networks. |
Palabras clave : | Estimação de estados Medição fasorial sincronizada Medidores inteligentes Sistemas de distribuição State estimation Synchronized phasor measurement Smart meters Distribution systems |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editorial : | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Sigla de la Instituición: | UFJF |
Departamento: | Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
Clase de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Licenças Creative Commons: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
URI : | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14956 |
Fecha de publicación : | 9-ene-2023 |
Aparece en las colecciones: | Doutorado em Engenharia Elétrica (Teses) |
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