Análise de Sensibilidade Associada com Enxame de Partículas para Alocação de Geração Distribuída / Sensitivity Analysis Associated with Particle Swarm Optimization for Distributed Generation Allocation

 Este artigo apresenta uma metodologia para alocação de geração distribuída (GD) usando Otimização por Enxame de Partículas (PSO - Particle Swarm Optimization) e análise de sensibilidade (AS). O local para alocação das GD é determinado pelo PSO e a função é avaliada utilizando AS. A AS dispensa o uso do Fluxo de Carga (FC) para avaliar a rede, em cada proposta de alocação fornecida pelo PSO, tornando o algoritmo rápido. A AS empregada é de segunda ordem e apresenta ótima aproximação quando comparada com a solução do FC. Simulações computacionais foram realizadas em dois sistemas elétricos de distribuição com 34 e 70 barras, alocando dois geradores em cada sistema. Os resultados foram comparados com uma técnica de busca exaustiva (BE), atestando a exatidão das soluções, bem como a redução no tempo computacional. Foram obtidas reduções de até 83,0% nas perdas de potência ativa e consequente aumento no perfil de tensão do sistema elétrico, bem como diminuição de até 95,3% no tempo computacional, quando comparado com busca exaustiva

Uma nova metodologia híbrida para resolução do problema de alocação ótima de bancos de capacitores / A new hybrid methodology to resolve the problem of optimal allocation of capacitor banks

Este artigo apresenta um novo algoritmo híbrido aplicado ao problema de alocação e dimensionamento de bancos de capacitores (BC) em alimentadores primários de sistemas de distribuição de energia elétrica. O algoritmo combina a meta-heurística de polinização de flores, (FPA) e um algoritmo de Busca Exaustiva (BE). O algoritmo é identificado neste trabalho como FPA-BE. O FPA-BE utiliza o FPA para identificar as barras candidatas à alocação dos BC e a BE para dimensionamento ótimo destes BC, os quais são discretizados em valores padronizados. O FPA-BE foi aplicado ao conhecido sistema de distribuição de 85 barras e apresentou ótimos resultados, como a minimização de perdas ativas, melhoria no perfil de tensão e economia de energia quando comparado com outras metodologias encontradas na literatura especializada.

Coordination of power reactive management considering variations in wind speed from wind farms and power transmission limits

Proceedings of: XLI Ibero-Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering, ABMEC. Foz do Iguaçu/PR, Brazil, November 16-19, 2020This paper presents a methodology that allows performing the optimized and coordinated management of reactive power injection in power systems with wind farms and other sources of reactive injection, such as capacitor banks or static voltage compensators, minimizing the losses in the transmission power system. The variation in wind speed is characterized by the Weibull distribution. The values of this distribution are used as input data for the optimal power flow model whose output provides a sample of values for defining the confidence intervals of the injected reactive power, as well as the voltage values in each bus of the electrical system. The proposed methodology was tested using a real 140 buses system to determine the dispatch of reactive sources available in the power system. The results found by the proposal can help to make a better management of the available reactive sources in the real-time operation

Sensitivity in optimal power flower

Neste trabalho propomos uma abordagem para a resolução do problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) perturbado. A metodologia consiste na obtenção da solução ótima para o problema inicial via um programa de FPO, e na utilização de sensibilidade para estimar novas soluções depois de ocorridas algumas perturbações no problema. Essas perturbações são variações de carga em uma ou mais barras do sistema. A técnica de sensibilidade está baseada nas informações de segunda ordem e nas condições de otimalidade. A obtenção da solução após ocorrerem perturbações no sistema é direta e não necessita de parâmetros iniciais e de correção, como penalidade e barreira, utilizados nos programas de FPO convencionais. Os resultados numéricos apresentados evidenciam o potencial desta metodologia para resolução do problema de FPO perturbado.An approach to solve the perturbated Optimal Power Flow (OPF) problem is proposed in this study. The methodology consists in obtaining the optimal solution for the initial problem via a program of OPF, and using sensitivity to estimate new solutions after the occurrence of some perturbations in the problem. These perturbations consist in load variations in some buses of the system. The sensitivity technique is based on both the information of second order and otimality conditions. The computation of the solutions after the occurrence of perturbations in the system does not depend of initial and correction parameters such as penalty and barrier used in the conventional OPF programs. The numerical results demonstrate the potential of this methodology for the solution of the perturbated OPF problem

Sensitivity in optimal power flower

Neste trabalho propomos uma abordagem para a resolução do problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) perturbado. A metodologia consiste na obtenção da solução ótima para o problema inicial via um programa de FPO, e na utilização de sensibilidade para estimar novas soluções depois de ocorridas algumas perturbações no problema. Essas perturbações são variações de carga em uma ou mais barras do sistema. A técnica de sensibilidade está baseada nas informações de segunda ordem e nas condições de otimalidade. A obtenção da solução após ocorrerem perturbações no sistema é direta e não necessita de parâmetros iniciais e de correção, como penalidade e barreira, utilizados nos programas de FPO convencionais. Os resultados numéricos apresentados evidenciam o potencial desta metodologia para resolução do problema de FPO perturbado.An approach to solve the perturbated Optimal Power Flow (OPF) problem is proposed in this study. The methodology consists in obtaining the optimal solution for the initial problem via a program of OPF, and using sensitivity to estimate new solutions after the occurrence of some perturbations in the problem. These perturbations consist in load variations in some buses of the system. The sensitivity technique is based on both the information of second order and otimality conditions. The computation of the solutions after the occurrence of perturbations in the system does not depend of initial and correction parameters such as penalty and barrier used in the conventional OPF programs. The numerical results demonstrate the potential of this methodology for the solution of the perturbated OPF problem

Um método primal-dual aplicado na resolução do problema de fluxo de potência ótimo

Este artigo apresenta uma nova abordagem para a resolução do problema de Fluxo de Potência Ótimo. Nesta abordagem as restrições canalizadas são tratadas pelo método de barreira logarítmica. Uma função Lagrangiana aumentada é associada ao problema modificado. As condições necessárias de primeira ordem são aplicadas gerando um sistema não-linear que é resolvido pelo método de Newton. Os multiplicadores de Lagrange associados às desigualdades são atualizados pela regra proposta por Hestenes. Testes numéricos indicam que a abordagem proposta é eficiente na resolução do problema de Fluxo de Potência Ótimo.This paper presents a new approach for solving the Optimal Power Flow problem. In this approach the bounded constraints are treated by the logarithmic barrier method. An augmented Lagrangian function is associated to the modified problem. The first order necessary conditions are applied and a nonlinear system is produced. This system is solved by Newton's method. The Lagrange multipliers of the inequality constraints are updated by the rule proposed by Hestenes. The numerical results indicate that the approach proposed is efficient for solving the Optimal Power Flow problem.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

A Mathematical Programming Approach for the Optimal Operation of Storage Systems, Photovoltaic and Wind Power Generation

The ever-growing participation of Renewable Energy Sources (RES) in modern distribution networks is replacing an important portion of Conventional Generation (CG), which brings along new challenges in the planning and operation of distribution grids. As RES such as Photovoltaic Energy (PV) and Wind Power Generation (WPG) increase in distribution networks, studies regarding their integration and coordination become more important. In this context, the purpose of this paper is to propose a Multi-period Optimal Power Flow (MOPF) model for the optimal coordination of Battery Energy Storage Systems (BESSs) with PV, WPG, and CG in modern distribution networks. The model formulation was developed in A Modeling Language for Mathematical Programming (AMPL) and solved through the Knitro solver within a time horizon of 24 h. A distinctive feature and one of the main contributions of the proposed approach is the fact that BESSs can provide both active and reactive power. The proposed optimization model reduces power losses and improves voltage profiles. To show the applicability and effectiveness of the proposed model, several tests were carried out on the 33-bus distribution test system and a real distribution system of 141 buses located in the metropolitan area of Caracas. Power loss reductions of up to 58.4% and 77% for the test systems of 33 and 141 buses were obtained, respectively, when BESSs provided both active and reactive power. The results allow us to conclude that the proposed model for optimal coordination of BESSs with RES is suitable for real-life applications, resulting in important reductions of power losses and flattening of voltage profiles

Determinação da solução ótima do problema de fluxo de potência ótimo via análise de sensibilidade

Neste trabalho propomos uma abordagem para a resolução do problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) perturbado. A metodologia consiste na utilização de análise de sensibilidade para estimar novas soluções depois de ocorridas algumas perturbações no problema a partir de uma solução ótima obtida via um programa de FPO. Estas perturbações podem ser variações de carga em uma ou mais barras do sistema. A técnica de análise de sensibilidade é baseada nas informações de segunda ordem e nas condições de Karush-Kuhn-Tucker (KKT). A obtenção da solução após ocorrerem perturbações no sistema é direta e não necessita de parâmetros iniciais e de correção como os de penalidade e de barreira, utilizados nos programas de FPO convencionais. Os resultados numéricos apresentados evidenciam o potencial desta metodologia para resolução do problema de FPO para pequenas perturbações.We propose in this work an approach for solving the perturbated Optimal Power Flow (OPF) problem. The methodology consists in the use of sensitivity analysis to estimate new solutions after occurring some perturbations in the problem starting from optimal solution obtained via an OPF program. These perturbations consist in loading variations in some busses of the system. The sensitivity analysis technique is based on the information of second order and in the Karush-Kuhn-Tucker conditions. The obtaining of the solutions after the occurrence of perturbations in the system is direct and it doesn't need initial parameters and correction parameters as other methods like penalty and barrier used in the conventional OPF programs need. The numerical results demonstrate the potential of this methodology for the solution of the perturbated OPF problem.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP