Controle de potência reativa para adequação de valores de tensão e redução de perdas em redes elétricas com geração distribuída fotovoltaica - Lopes Filho, Gilberto (2024)
Neste trabalho, são apresentadas abordagens para aprimorar o perfil de tensão elétrica em conformidade com as normativas das agências reguladoras, e diminuir ou minimizar as perdas em uma rede elétrica radial com geração distribuída fotovoltaica utilizando controle de potência reativa. Com o controle de injeção de potência reativa, por meio de inversores que conectam seus respectivos geradores fotovoltaicos aos barramentos da rede de distribuição, é possível controlar as tensões elétricas na rede e as perdas. O presente trabalho apresenta três propostas distintas para o controle de potência reativa. A primeira proposta, baseada em observações do comportamento da rede elétrica, determina valores de potência reativa gerada capazes de reduzir as perdas elétricas e regular a tensão para diversos níveis de fator de penetração de geração distribuída na rede elétrica e fator de potência da carga. A posição dos geradores fotovoltaicos na rede e os valores de potência são gerados aleatoriamente, e por meio de uma simulação de Monte Carlo, o desempenho da proposta pode ser analisado. A segunda proposta utiliza algoritmos meta-heurísticos (Algoritmo Genético e Firefly) para estimar os valores ótimos de potência reativa nas barras, visando a regulação de tensão, a minimização das perdas elétricas ou minimização das perdas com restrição nos valores de magnitude de tensão. A terceira proposta emprega relações analíticas entre potência reativa, perda de potência e desvio de tensão para controlar as injeções de potência reativa na rede elétrica. Essas relações analíticas, provenientes das equações deduzidas neste trabalho, garantem simplicidade computacional enquanto otimizam a redução de perdas e promovem desvios de tensão em faixas adequadas. Nesta terceira proposta, são desenvolvidos os seguintes algoritmos de controle de potência reativa: o Algoritmo de Redução de Perdas (LRA, do inglês Loss Reduction Algorithm) e o Algoritmo de Regulação de Tensão (VRA, do inglês Voltage Regulation Algorithm). Com base nestes algoritmos, também é apresentada uma abordagem para alternar eficientemente entre ambos denominada Estratégia de Controle Combinado (CCS, do inglês Combined Control Strategy). A abordagem CCS busca prover um equilíbrio entre a regulação de tensão e a redução de perdas elétricas. São realizadas simulações computacionais para validar e analisar o desempenho de cada proposta, variando-se diversos parâmetros dos algoritmos e da rede. As propostas de controle de potência reativa apresentadas nesta tese são comparadas com outros métodos descritos na literatura, evidenciando a superioridade de desempenho dos métodos propostos