Alocação de Capacitores em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica: uma Abordagem Baseada em Fluxo de Potência Trifásico Probabilístico Ótimo - Martins, Antônio Sobrinho Campolina (2022)
O Fluxo de Potência é uma ferramenta vital para análise de sistemas de potência, seja por proporcionar a determinação dos mais diversos parâmetros elétricos em regime permanente, seja por subsidiar outros estudos, como o fluxo continuado ou análise de estabilidade. Sua formulação tradicional requer que sejam informadas variáveis de entrada determinísticas, como as que representam as configurações de geração e carga de determinada topologia. Entretanto, analisar o comportamento de um sistema sob uma perspectiva única apenas avalia uma condição específica de operação – o que não necessariamente traduz a realidade. Caso tal conjectura limitada seja empregada em estudos de planejamento de curto prazo, importantes erros podem ser provocados devido à discrepância entre as variáveis consideradas e aquelas manifestadas na prática. Buscando melhorar essas avaliações, o presente trabalho procura desenvolver e solucionar um problema de Fluxo de Potência Ótimo que apresenta uma formulação multi-cenário por meio do Fluxo de Potência Probabilístico, no qual a demanda do sistema passa a ser representada por uma variável aleatória. Para modelar os diversos cenários, é aplicada uma técnica de agrupamentos chamada K-Means. Buscam-se o posicionamento e dimensionamento ótimos de capacitores fixos e chaveados em sistemas de distribuição desequilibrados, considerando um horizonte de planejamento diário. Para isso, é proposta uma estrutura de otimização que trata de maneira individual cada uma das horas do dia, em uma abordagem que mistura técnicas clássicas e técnicas evolutivas. É alvo de otimização, também, a determinação da estratégia de chaveamento dos capacitores chaveados para cada hora do dia, com o intuito de minimizar o valor esperado das perdas totais diárias e evitar violações de tensão em cenários limítrofes, tendo como referência os valores ditos como aceitáveis de acordo com o Módulo 8 dos Procedimentos de Distribuição. Para aplicar o método proposto, foram feitos testes em topologias desequilibradas: IEEE 13, IEEE 37 e IEEE 123. Em todos os casos, foram constatadas melhoras em relação à energia total perdida e ao perfil de tensão. Além disso, foram levantadas comparações acerca da técnica de Fluxo de Potência Probabilístico desenvolvida, confrontando-a com o tradicional Método de Monte Carlo, possibilitando conclusões a respeito da precisão estatística do método e de seu desempenho computacional favorável.