Otimização robusta da confiabilidade de microrredes no modo de operação ilhado
| Ano de defesa: | 2018 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Maranhão
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| Programa de Pós-Graduação: |
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
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| Departamento: |
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Inglês: | |
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| Link de acesso: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/2141 |
Resumo: | The introduction of information technologies and automation in distribution networks and the demand for renewable energy resources has driven to smart grids paradigm. One of the main catalyst for the smart grids implementation are the microgrids. That is, distribution networks with the ability of operating interconnected to utility grid or autonomous, i.e., without connection with the utility network and forming an islanded subsystem. This research work presents a methodology to improve the reliability of a microgrid operating in islanded mode through the pre-dispatch optimization of the distributed generators connected to the microgrid. The improvement of reliability is based on the minimization of the probability of frequency and nodal voltages violations. In order to make the study more realistic, a distributed slack bus probabilistic power flow was implemented, which takes into account the uncertainties inherent to the operation and planning of the microgrid (generators unavailability, intermittence of renewable energy resources, and load forecasting errors) and the lack of a slack bus in an islanded distribution system. In the probabilistic flow, two analytical techniques were used together: the Point Estimation, to obtain the moments of the microgrid state variables and the Gaussian Sum Expansion, to obtain the probability distributions of these variables. This method was validated through the implementation of a probabilistic flow based on the Monte Carlo Simulation. In order to optimize the pre-dispatch of the microgrid, two optimization meta-heuristics were used: the Particle Swarm Optimization (PSO) and the Gravitational Search Algorithm (GSA). The results obtained with the application of the two meta-heuristics showed that the GSA presents solutions with better quality and lower computational cost than PSO. Therefore, the GSA is more effective for the solution of the problem of microgrid pre-dispatch optmization. |
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That is, distribution networks with the ability of operating interconnected to utility grid or autonomous, i.e., without connection with the utility network and forming an islanded subsystem. This research work presents a methodology to improve the reliability of a microgrid operating in islanded mode through the pre-dispatch optimization of the distributed generators connected to the microgrid. The improvement of reliability is based on the minimization of the probability of frequency and nodal voltages violations. In order to make the study more realistic, a distributed slack bus probabilistic power flow was implemented, which takes into account the uncertainties inherent to the operation and planning of the microgrid (generators unavailability, intermittence of renewable energy resources, and load forecasting errors) and the lack of a slack bus in an islanded distribution system. In the probabilistic flow, two analytical techniques were used together: the Point Estimation, to obtain the moments of the microgrid state variables and the Gaussian Sum Expansion, to obtain the probability distributions of these variables. This method was validated through the implementation of a probabilistic flow based on the Monte Carlo Simulation. In order to optimize the pre-dispatch of the microgrid, two optimization meta-heuristics were used: the Particle Swarm Optimization (PSO) and the Gravitational Search Algorithm (GSA). The results obtained with the application of the two meta-heuristics showed that the GSA presents solutions with better quality and lower computational cost than PSO. Therefore, the GSA is more effective for the solution of the problem of microgrid pre-dispatch optmization.A introdução de tecnologias de informação e automação em redes de distribuição e a demanda por fontes de energia alternativas tem direcionado ao paradigma de redes elétricas inteligentes. Um dos agentes catalizadores para a implementação das redes elétricas são as microrredes. Ou seja, sistemas de distribuição com capacidade de operar interconectada à rede da concessionária ou autônoma, isto é, sem conexão com a rede da concessionária, constituindo dessa forma um subsistema ilhado. Este trabalho apresenta uma metodologia para melhoria da confiabilidade de uma microrrede operando em modo ilhado através da otimização do pré-despacho dos geradores distribuídos conectados a ela. A melhoria da confiabilidade se dá através da minimização das probabilidades de violação de frequência de operação e das tensões nodais. Com o objetivo de tornar o estudo o mais realista possível, foi adotado o fluxo de potência probabilístico com barra de folga distribuída, que leva em conta as incertezas inerentes à operação e planejamento da microrrede (indisponibilidades dos geradores, intermitência das fontes de energia alternativas e erros de previsão de carga) e à inexistência de uma barra slack em um sistema de distribuição ilhado. No fluxo probabilístico foram utilizadas duas técnicas analíticas conjuntamente: a Estimação por Pontos para obtenção dos momentos das variáveis de estado da microrrede e a Expansão em Soma de Gaussianas para obtenção das distribuições de probabilidade dessas variáveis. O método proposto foi validado através da implementação de um fluxo probabilístico que utiliza Simulação Monte Carlo. Para otimizar o pré-despacho da microrrede, duas meta-heurísticas de otimização foram utilizadas: a Otimização por Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO) e o Algoritmo de Busca Gravitacional (Gravitational Search Algorithm - GSA). Os resultados obtidos com a aplicação das duas meta-heurísticas demonstraram que o GSA apresenta soluções com melhor qualidade e menor custo computacional do que o PSO. Portanto, o GSA é mais eficaz para a solução do problema de otimização do pré-despacho da microrrede.Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2018-04-03T17:34:12Z No. of bitstreams: 1 EltonChagas.pdf: 3645971 bytes, checksum: 081646b03fe6b5898047be1080fe6dd6 (MD5)Made available in DSpace on 2018-04-03T17:34:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EltonChagas.pdf: 3645971 bytes, checksum: 081646b03fe6b5898047be1080fe6dd6 (MD5) Previous issue date: 2018-03-16CAPESapplication/pdfporUniversidade Federal do MaranhãoPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCETUFMABrasilDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCETConfiabilidadeOtimizaçãoMicrorredesAlgoritmo de Busca GravitacionalOtimização por Enxame de PartículasReliabilityOptimizationMicrogridsGravitational Search AlgorithmParticle Swarm OptimizationSistemas Elétricos de PotênciaOtimização robusta da confiabilidade de microrredes no modo de operação ilhadoRobust microgrid reliability optimization in islanded operating modeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMAinstname:Universidade Federal do Maranhão (UFMA)instacron:UFMAORIGINALEltonChagas.pdfEltonChagas.pdfapplication/pdf3645971http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/2141/2/EltonChagas.pdf081646b03fe6b5898047be1080fe6dd6MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82255http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/2141/1/license.txt97eeade1fce43278e63fe063657f8083MD51tede/21412018-04-03 14:34:12.32oai:tede2: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tedebc.ufma.br/jspui/PUBhttp://tedebc.ufma.br:8080/oai/requestrepositorio@ufma.br||repositorio@ufma.bropendoar:21312018-04-03T17:34:12Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA - Universidade Federal do Maranhão (UFMA)false |
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