Soluções alternativas das equações estáticas da rede elétrica considerando o controle QV

Abstract

Esta dissertação apresenta um estudo sobre o impacto do Controle QV na solução das equações da rede elétrica em regime permanente. Três modelos analíticos são analisados. No primeiro, o conjunto de variáveis do problema de fluxo de potência convencional é estendido pela geração de potência reativa. Isto resulta num sistema linear subdeterminado a ser resolvido a cada iteração do método de Newton. As características da solução geral deste sistema linear permitem conduzir a solução do fluxo de potência para um ponto onde é possível melhorar um índice de desempenho relacionado à malha QV, selecionado adequadamente. O segundo modelo considera o Controle Secundário de Tensão (CST) no conjunto de equações do fluxo de potência convencional. Observase que esta estratégia permite obter soluções com melhor distribuição de potência reativa gerada, a despeito das dificuldades resultantes da imposição das equações de CST. O terceiro modelo analítico inclui as equações de CST como restrições em problemas de Fluxo de Potência Ótimo. Como objetivo, avaliou-se a minimização dos desvios quadráticos da magnitude de tensão de um valor pré-especificado e o carregamento máximo da rede. A versão não linear Primal-Dual do método de pontos interiores é usada para obter a solução destes problemas. Neste caso, a consideração de vários tipos de restrições de desigualdade resulta em soluções de maior aplicabilidade, sob o ponto de vista prático. Resultados numéricos obtidos utilizando sistemas de diferentes portes são usados para ilustrar o uso dos modelos analíticos apresentados.<br>

Abstract : This dissertation presents a study on the impact of QV Control in the steady state solution of the network equations. Three analytical models are analyzed. At the first model, the set of variables of the conventional power flow problem is extended by the reactive power generation. This results in a underdetermined linear system to be solved at each iteration of Newton's method. The characteristics of the general solution of this system allow to modify the power flow solution such as to improve performance indexes related to QV control. The second analytical model considers the Secondary Voltage Control (SVC) in the set of conventional power flow equations. It is observed that this strategy allows to obtain solutions with better distribution of reactive power generation, regarding the difficulties of the imposition of the SVC equations. The third analytical model includes the SVC equations as constraints in Optimal Power Flow problems. The minimization of the quadratic deviation of voltage magnitude from a specific point and the maximization of the loadability conditions was studied. The non-linear version of the Primal-Dual interior point method was used to obtain solutions to these problems. In this case, the consideration of different inequality constraints provides more practical solutions. Numerical results obtained with systems of different sizes were used to illustrate the analytical models proposed.