Arquitetura de controle em tempo real para redes de distribuição com geração fotovoltaica e sistemas de armazenamento de energia em baterias
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Centro de Tecnologia |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/36846 |
Resumo: | The rapid expansion of photovoltaic generation in distribution networks delivers environmental and operational gains but heightens voltage-control challenges in the face of solar intermittency. To address these challenges, this dissertation proposes, develops, and validates in real time a cyber-physical co-simulation methodology that integrates Typhoon HIL and OpenDSS. The approach encompasses detailed modeling of the network and distributed energy resources, the parameterization and implementation of control strategies, and experimental validation in an HIL environment. Additionally, it incorporates a metaheuristic optimization stage in which a PSO-based algorithm determines the optimal allocation of BESS, identifying the buses that maximize technical performance in terms of voltage profile and electrical losses. The strategies evaluated include Volt-VAr control in photovoltaic inverters and cooperative active-power management of the BESS. Validation on the IEEE-34 feeder considered two scenarios: a 1,800-s dynamic test to capture responses to abrupt variations in load and generation, and a 24-h simulation for a global performance assessment. The results show that coordinating these strategies together with the optimal allocation of BESS mitigates voltage-limit violations, maintains levels within regulatory limits, reduces losses, and enhances system flexibility and operational stability. |
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Arquitetura de controle em tempo real para redes de distribuição com geração fotovoltaica e sistemas de armazenamento de energia em bateriasReal-time control architecture for distribution networks with photovoltaic generation and battery energy storage systemsCo-simulaçãoCiber-físicaControle de tensão em tempo realSistemas de armazenamento de energia em bateriasGeração fotovoltaicaOtimização por enxame de partículasCyber-physicalCo-simulationReal-time voltage controlBattery energy storage systemsPhotovoltaic generationParticle swarm optimizationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThe rapid expansion of photovoltaic generation in distribution networks delivers environmental and operational gains but heightens voltage-control challenges in the face of solar intermittency. To address these challenges, this dissertation proposes, develops, and validates in real time a cyber-physical co-simulation methodology that integrates Typhoon HIL and OpenDSS. The approach encompasses detailed modeling of the network and distributed energy resources, the parameterization and implementation of control strategies, and experimental validation in an HIL environment. Additionally, it incorporates a metaheuristic optimization stage in which a PSO-based algorithm determines the optimal allocation of BESS, identifying the buses that maximize technical performance in terms of voltage profile and electrical losses. The strategies evaluated include Volt-VAr control in photovoltaic inverters and cooperative active-power management of the BESS. Validation on the IEEE-34 feeder considered two scenarios: a 1,800-s dynamic test to capture responses to abrupt variations in load and generation, and a 24-h simulation for a global performance assessment. The results show that coordinating these strategies together with the optimal allocation of BESS mitigates voltage-limit violations, maintains levels within regulatory limits, reduces losses, and enhances system flexibility and operational stability.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA rápida expansão da geração fotovoltaica em redes de distribuição traz ganhos ambientais e operacionais, mas intensifica desafios de controle de tensão diante da intermitência solar. Para enfrentá-los, esta dissertação propõe, desenvolve e valida, em tempo real, uma metodologia ciberfísica de co-simulação que integra Typhoon HIL e OpenDSS. A abordagem abrange a modelagem detalhada da rede e dos recursos energéticos distribuídos, a parametrização e implementação de estratégias de controle e a validação experimental em ambiente HIL. Adicionalmente, incorpora uma etapa de otimização metaheurística em que um algoritmo baseado em PSO determina a alocação ótima dos SAEBs, identificando as barras que maximizam o desempenho técnico quanto a perfil de tensão e perdas elétricas. As estratégias avaliadas incluem o controle Volt-VAr nos inversores fotovoltaicos e o gerenciamento cooperativo da potência ativa dos SAEBs. A validação no alimentador IEEE-34 considerou dois cenários: um ensaio dinâmico de 1.800 s, para captar respostas a variações abruptas de carga e geração, e uma simulação de 24 h, para análise global de desempenho. Os resultados evidenciam que a coordenação das estratégias e a alocação ótima dos SAEBs mitigam violações de tensão, mantêm os níveis dentro dos limites normativos, reduzem perdas e ampliam a flexibilidade e a estabilidade operacional do sistema.Universidade Federal de Santa MariaBrasilUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaSperandio, Mauriciohttp://lattes.cnpq.br/8051956713222836Rangel, Camilo Alberto SepulvedaEspinoza, German Alberto EchaizParqui, Wilson Omar Ramos2025-11-17T12:34:33Z2025-11-17T12:34:33Z2025-08-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/36846porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2025-11-17T12:34:34Zoai:repositorio.ufsm.br:1/36846Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2025-11-17T12:34:34Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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