Optimización multiobjetivo de flujos de potencia en redes de distribución basado en el control VOLT-VAR

The increasing load demand has caused the electrical systems to suffer from problems like voltage instability, which is a reason for these systems to operate near their maximal capacity. In this paper sign a solution to this problem is presented using an algorithm based in optimal placement of capacitors in distribution systems. This algorithm uses a multi objective optimization method which leads us to state the following: minimize active losses and investment costs, this algorithm allows to find the best solution to the problem without wasting resources, complying with all parameters and technical restrictions that are necessary for the reliability of the system. This article indicates why it is convenient to place specific points that need to be injected with reactive power, to later install capacitor banks, enhancing the voltage level of the whole system. For the modeling of the problem an IEEE 39-bus system was used, then the analysis in its initial form was made and finally compared with the results obtained with the optimization algorithm.El constante crecimiento de la carga ha causado que los sistemas eléctricos tengan problemas como la inestabilidad del voltaje, causando de esta manera que dichos sistemas tengan que trabajar cerca de su capacidad máxima. En este trabajo se efectúa un algoritmo para solucionar esta problemática mediante la colocación óptima de condensadores en sistemas de distribución utilizando la optimización multiobjetivo que nos lleva a plantear las siguientes funciones: minimizar las pérdidas activas y minimizar los costos de inversión, este algoritmo se encarga de encontrar la mejor solución al problema sin utilizar de una manera incorrecta los recursos, cumpliendo con todos los parámetros y restricciones técnicas que son necesarias para la fiabilidad del sistema. El artículo indica lo conveniente de localizar puntos específicos que necesitan de inyección de potencia reactiva, para luego instalar bancos de capacitores, mejorando de esta manera la imagen global del nivel de tensión del sistema. Para el modelamiento del problema se utiliza el sistema de 39 barras de la IEEE, posteriormente se realizó el análisis del sistema en su forma inicial y se compara con los resultados obtenidos con el algoritmo de optimización

Peningkatan Kualitas Daya pada Perencanaan Terkoordinasi Jaringan Sistem Distribusi Radial Melalui Penyelesaian Advanced-Optimal Power Flow (Advanced-OPF) Berbasis Metode Hierarchical Clustering Technique

Pada umumnya sistem distribusi adalah radial. Sifat radial memiliki kesederhanaan dalam operasionalnya. Sistem distribusi radial (radial distribution system-RDS) hanya memiliki sebuah gardu induk sebagai satu-satunya sumber tenaga listrik. Gardu induk menerima tenaga listrik dari stasiun pembangkit terpusat melalui interkoneksi jaringan transmisi. Pelanggan listrik menerima daya listrik dari gardu induk melalui jaringan RDS dimana jaringan RDS tersebut merupakan jaringan pasif dan banyak diterapkan di lapangan. Oleh karena itu, aliran daya listrik di jaringan RDS adalah searah. Rasio X / R yang tinggi pada saluran-saluran distribusi menghasilkan drop tegangan yang besar, stabilitas tegangan rendah dan rugi-rugi daya saluran. Itu semuanya menyebabkan penurunan kualitas daya pada operasional jaringan RDS. Dalam dekade terakhir, beberapa upaya dilakukan untuk peningkatan profil tegangan dan sekaligus pengurangan/penurunan rugi-rugi daya saluran melalui penempatan sumber-sumber daya reaktif secara terdistribusi. Salah satunya adalah penempatan lokasi dan ukuran kapasitor bank yang optimal pada jaringan RDS. Meskipun teknik penempatan lokasi dan ukuran kapasitor bank yang optimal cukup menjanjikan, tetapi perbaikan-perbaikan yang diperoleh pada profil tegangan jaringan RDS masih berada di bawah tegangan rata-rata atau tegangan steady state yang diinginkan (1,0 p.u.). Selain itu, jaringan RDS belum sepenuhnya dapat diandalkan karena sifatnya masih pasif. Baru-baru ini, solusi yang telah direkomendasikan untuk mengatasi kepasifan jaringan RDS dengan mengintegrasikan sumber daya dengan kapasitas kecil sampai sedang berbasis teknologi energi baru terbarukan untuk peningkatan kualitas daya listrik. Sumber-sumber listrik tersebar dengan kapasitas kecil sampai sedang berbasis teknologi energi baru terbarukan pada jaringan RDS disebut sebagai pembangkit-pembangkit tersebar/terdistribusi (dispersed generations or distributed generations - DG). Aliran daya sistem distribusi merupakan komponen utama dari perencanaan dan operasi jaringan RDS. Hasil simulasi aliran daya biasanya digunakan untuk perencanaan dan perancangan ekspansi sistem distribusi, mengetahui rugi-rugi daya ditiap-tiap saluran dan mengevaluasi kondisi jaringan RDS yang ada. Oleh sebab itu dibutuhkan strategi perencanaan dan operasi dalam jaringan RDS tersebut. Keberagaman strategi perencanaan dan operasi dalam jaringan RDS telah banyak dilakukan dan salah satunya perencanaan terkoordinasi (coordinated planning). Perencanaan terkoordinasi adalah suatu kegiatan perencanaan untuk mengkoordinasikan kegiatan rekonfigurasi jaringan (network reconfiguration, penempatan dan penetapan ukuran kapasitor (placement and sizing of capacitor) serta penempatan dan penetapan ukuran pembangkit-pembangkit terdistribusi (placement and sizing of distributed generations - DGs) pada jaringan RDS. Setiap kegiatan perencanaan terkoordinasi tersebut merupakan persoalan optimasi dimana setiap optimasi memiliki fungsi obyektif tunggal (single) maupun jamak (multi) dan memenuhi kendala-kendala (constraints) yang ditetapkan. Perencanaan terkoordinasi menghasilkan strategi terbaik melalui sejumlah kombinasi alternatif yang mungkin baik secara berurutan (sequensial) maupun bersamaan (simultaneous) yang dipecahkan melalui penyelesaian aliran daya optimal lanjut (Advanced-Optimal Power Flow –Advanced - OPF) berbasis Hierarchical Clustering Technique-HCT. Penelitian disertasi ini telah dihasilkan pengembangan formulasi algoritma aliran daya optimal lanjut (Advanced - OPF) berbasis HCT yang memiliki performansi terbaik untuk tujuan meminimumkan rugi-rugi daya saluran (PLOSS), meminimumkan level deviasi tegangan (VOLT) dan memaksimumkan daya aktif keluaran DGs (PDGs) untuk peningkatan kualitas daya pada kegiatan perencanaan terkoordinasi pada jaringan RDS. Selain itu, penelitian disertasi ini telah dihasilkan simulator sistem pengambil keputusan perencanaan terkoordinasi (Decision Support System Coordinated Planning – DSS - CP) untuk menunjang perencanaan, operasi dan optimasi jaringan RDS pada jaringan standar-Sistem IEEE-33 BUS dan jaringan riil-Penyulang Basuki Rahmat-51 BUS. Performansi terbaik telah ditunjukkan melalui serangkaian perencanaan, operasi dan optimasi melalui simulasi Advanced-OPF-Coordinated Planning berbasis HCT pada jaringan RDS baik jaringan standar – Sistem IEEE-33 BUS maupun jaringan riil – Penyulang Basuki Rahmat-51BUS. Sistem IEEE-33 BUS memberikan performansi terbaik pada kegiatan perencanaan terkoordinasi secara serempak melalui rekonfiguransi jaringan, penempatan & penetapan ukuran unit-unit DG, dan penempatan & penetapan ukuran kapasitor bank Sedangkan Penyulang Basuki Rahmat-51BUS memberikan performansi terbaik pada kegiatan perencanaan terkoordinasi melalui penempatan & penetapan ukuran unit-unit DG dibandingkan dengan rekonfiguransi jaringan dan penempatan & penetapan ukuran kapasitor bank Selain itu, penelitian disertasi ini telah dihasilkan simulator sistem pengambil keputusan perencanaan terkoordinasi (Decision Support System Coordinated Planning – DSS - CP) berbasis HCT untuk menunjang perencanaan, operasi dan optimasi jaringan RDS pada umumnya serta khususnya pada Sistem IEEE-33 BUS dan Penyulang Basuki Rahmat-51BUS. Simulator DSS-CP berbasis HCT mampu memetakan strategi kegiatan perencanaan terkoordinasi berdasarkan prioritas nilai fitness fungsi obyektif (baik tunggal maupun banyak) Advanced-OPF secara hierarki dari terkecil sampai terbesar. ============== Generally the distribution system is radial. The radial property has it’s simply operational. The radial distribution system (RDS) only has a substation as is the electric source. Substation gains the electric source from center generation via transmission network interconnection. The customer gets the electric power from substation across RDS network. The RDS network is passive network and it ‘s application is more. Therefore, electric power flow on RDS network is unidirectional. The high X/R ratio of distribution lines causes a great voltage drop, low voltage stability and line power losses. All them effect power quality decreasing on RDS network operational. In the last decade, many efforts had been done to improve voltage profile and to decrease line power losses by placement distributed active/reactive power sorurces. One of them is optimal bank capacitor placement and sizing on RDS network. Although the optimal capacitor bank placement and sizing technique are promising, the voltage profile improvements are obtained in the RDS network. They are still below the voltage average on desired steady state voltage (1.0 p.u.). In addition, the RDS network is still less reliable because it is still a passive network. Recently, the solution has been recommended to overcome the passivity of RDS networks by integrating resources with small to medium capacity based on renewable energy technologies. Overall are to improve the electric power quality. Distributed electric sources which have small to medium-sized capacity based on new renewable energy technologies in RDS networks are referred to as dispersed generations or distributed generations (DGs). The distribution system power flow is a major component of RDS network planning and operations. The power flow simulation results are usually used for planning and designing the expansion of the distribution system, knowing the power losses in each line and evaluating the conditions of the existing RDS network. Therefore, they are required planning and operating strategies in the RDS network. The diversity of planning and operating strategies in RDS networks has been widely implemented and one of them is the coordinated planning.The coordinated planning is a planning activity to coordinate network reconfiguration, placement & sizing of the capacitor bank, and placement & sizing of distributed generations (DGs) unit in RDS networks. Each the coordinated planning activity is an optimization problem in which each optimization has a single or multi objective function and meets the constraints set. The coordinated planning produces the best strategy through a combination of alternatives that may be sequential or simultaneous solved by completion of an Advanced-Optimal Power Flow (Advanced-OPF) based on Hierarchical Clustering Technique (HCT). This dissertation research has gained an optimal power flow algorithms formulation development of Advanced-OPF-CP based on HCT. It has the best performance for the purpose of line power loss (PLOSS) minimizing , voltage deviation (VOLT) minimizing and the active power output of DGs maximizing ( PDGs) for enhanced power quality in the coordinated planning activities on RDS networks. In addition, this dissertation research has resulted in a simulator of the coordinated planning decision making system (Decision Support System Coordinated Planning (DSS - CP) based on HCT. The DSS-CP Based on HCT Simulator has supported planning, operation and optimization of RDS network on a standard network-the IEEE-33 BUS system and a real network - the Basuki Rahmat -51 BUS feeder. The best performance has been demonstrated through a series of planning, operation and optimization using the Advanced-OPF-CP based on HCT Simulator on RDS networks which are both a standard network - the IEEE-33 BUS system and a real network - the Basuki Rahmat-51BUS feeder. The IEEE-33 BUS system provides the best performance in the coordinated planning activities simultaneously through network reconfiguration, placement & sizing of DGs unit, and the placement & sizing of bank capacitor. While the Basuki Rahmat-51BUS feeder gives the best performance in coordinated planning activities through placement & sizing of the DG units if it is compared to the network reconfiguration and the placement and sizing of the bank capacitor. Finally, this dissertation research had resulted in the DSS-CP Based on HCT-simulator to support generally planning, operation and optimization of RDS network in general and especially on the IEEE-33 BUS system and the Basuki Rahmat-51BUS feeder. The DSS-CP based on HCT simulator is capable of mapping the coordinated planning strategy based on the priority of the objective functional (either single/multi) fitness values (either single or multiple) hierarchically from the smallest to the largest values