Método otimizado de controle Volt-VAr seletivo para aumento de capacidade de hospedagem fotovoltaica em sistemas de distribuição de energia elétrica
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-06042026-090504/ |
Resumo: | A crescente incorporação de geração fotovoltaica nos sistemas de distribuição de energia elétrica apresenta desafios significativos, incluindo o surgimento de fluxos de potência reversos que podem resultar em aumentos indesejados nos níveis de tensão, comprometendo a qualidade da energia elétrica. Para tanto, este estudo propõe uma abordagem de otimização para mitigar esses problemas, combinando o ajuste dinâmico otimizado horário dos taps dos reguladores de tensão com ajuste otimizado dos set-points das curvas do controle Volt-VAr seletivo dos inversores fotovoltaicos. A metodologia, baseada na Otimização por Enxame de Partículas (PSO), foi aplicada à rede teste IEEE 123-barras, considerando diferentes perfis de carga e de geração. É importante destacar que este estudo adotou uma abordagem probabilística, por meio da Simulação de Monte Carlo, para lidar com a natureza estocástica de variáveis presentes no modelo de otimização, como a localização dos sistemas fotovoltaicos e as variações nas curvas de demanda das cargas. Os resultados demonstram que a abordagem proposta reduz significativamente o desvio de tensão e as ocorrências de violações de tensão em comparação com as configurações convencionais, permitindo uma operação mais eficiente da rede. Além disso, a aplicação seletiva das funções de controle dos inversores contribuiu para uma redução das perdas de potência, maximizando a geração ativa sem comprometer a estabilidade da rede. Essas descobertas destacam a importância de estratégias baseadas em ajustes dinâmicos e seletivos otimizados para viabilizar uma maior integração da geração fotovoltaica nos sistemas de distribuição. |
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Método otimizado de controle Volt-VAr seletivo para aumento de capacidade de hospedagem fotovoltaica em sistemas de distribuição de energia elétricaOptimized selective Volt-VAr control method for increasing photovoltaic hosting capacity in power distribution systemscapacidade de hospedagemhosting capacityMonte Carlo simulationotimização por enxame de partículasparticle swarm optimizationphotovoltaic systemssimulação de Monte Carlosistemas fotovoltaicosA crescente incorporação de geração fotovoltaica nos sistemas de distribuição de energia elétrica apresenta desafios significativos, incluindo o surgimento de fluxos de potência reversos que podem resultar em aumentos indesejados nos níveis de tensão, comprometendo a qualidade da energia elétrica. Para tanto, este estudo propõe uma abordagem de otimização para mitigar esses problemas, combinando o ajuste dinâmico otimizado horário dos taps dos reguladores de tensão com ajuste otimizado dos set-points das curvas do controle Volt-VAr seletivo dos inversores fotovoltaicos. A metodologia, baseada na Otimização por Enxame de Partículas (PSO), foi aplicada à rede teste IEEE 123-barras, considerando diferentes perfis de carga e de geração. É importante destacar que este estudo adotou uma abordagem probabilística, por meio da Simulação de Monte Carlo, para lidar com a natureza estocástica de variáveis presentes no modelo de otimização, como a localização dos sistemas fotovoltaicos e as variações nas curvas de demanda das cargas. Os resultados demonstram que a abordagem proposta reduz significativamente o desvio de tensão e as ocorrências de violações de tensão em comparação com as configurações convencionais, permitindo uma operação mais eficiente da rede. Além disso, a aplicação seletiva das funções de controle dos inversores contribuiu para uma redução das perdas de potência, maximizando a geração ativa sem comprometer a estabilidade da rede. Essas descobertas destacam a importância de estratégias baseadas em ajustes dinâmicos e seletivos otimizados para viabilizar uma maior integração da geração fotovoltaica nos sistemas de distribuição.The increasing integration of photovoltaic generation into power distribution systems presents significant challenges, including the emergence of reverse power flows that can lead to undesirable voltage rises, thereby compromising power quality. To address these issues, this study proposes an optimization approach that combines the hourly dynamic optimization of voltage regulator tap settings with the optimized adjustment of the set points of the selective Volt-VAr control curves of photovoltaic inverters. The proposed methodology, based on Particle Swarm Optimization (PSO), was applied to the IEEE 123-bus test system, considering different load and generation profiles. Notably, this study adopts a probabilistic approach using Monte Carlo Simulation to account for the stochastic nature of variables in the optimization model, such as the spatial distribution of photovoltaic systems and variations in load demand curves. The results demonstrate that the proposed approach significantly reduces voltage deviations and occurrences of voltage violations compared to conventional control strategies, enabling more efficient network operation. Furthermore, the selective application of inverter control functions contributed to a reduction in power losses while maximizing active power generation without compromising power system stability. These findings underscore the importance of dynamic and selectively optimized control strategies to facilitate the greater integration of photovoltaic generation into distribution systems.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCoury, Denis ViniciusCoello, Andrea Johanna Jama2025-10-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-06042026-090504/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2026-04-07T15:25:02Zoai:teses.usp.br:tde-06042026-090504Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-04-07T15:25:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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A crescente incorporação de geração fotovoltaica nos sistemas de distribuição de energia elétrica apresenta desafios significativos, incluindo o surgimento de fluxos de potência reversos que podem resultar em aumentos indesejados nos níveis de tensão, comprometendo a qualidade da energia elétrica. Para tanto, este estudo propõe uma abordagem de otimização para mitigar esses problemas, combinando o ajuste dinâmico otimizado horário dos taps dos reguladores de tensão com ajuste otimizado dos set-points das curvas do controle Volt-VAr seletivo dos inversores fotovoltaicos. A metodologia, baseada na Otimização por Enxame de Partículas (PSO), foi aplicada à rede teste IEEE 123-barras, considerando diferentes perfis de carga e de geração. É importante destacar que este estudo adotou uma abordagem probabilística, por meio da Simulação de Monte Carlo, para lidar com a natureza estocástica de variáveis presentes no modelo de otimização, como a localização dos sistemas fotovoltaicos e as variações nas curvas de demanda das cargas. Os resultados demonstram que a abordagem proposta reduz significativamente o desvio de tensão e as ocorrências de violações de tensão em comparação com as configurações convencionais, permitindo uma operação mais eficiente da rede. Além disso, a aplicação seletiva das funções de controle dos inversores contribuiu para uma redução das perdas de potência, maximizando a geração ativa sem comprometer a estabilidade da rede. Essas descobertas destacam a importância de estratégias baseadas em ajustes dinâmicos e seletivos otimizados para viabilizar uma maior integração da geração fotovoltaica nos sistemas de distribuição. |
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