Publicação: Otimização de potência reativa em sistemas elétricos com energia solar fotovoltaica utilizando algoritmo genético
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Resumo
Os equipamentos elétricos são projetados para operarem dentro de uma determinada
faixa de tensão e esses apresentam desempenho insatisfatório ou mesmo não funcionam quando
são alimentados com tensões bem diferentes de seus valores nominais. Diante disso, a energia
elétrica fornecida aos consumidores finais deve estar dentro de padrões de qualidade
especificados em normas regulamentadoras. No Brasil, a Agência Nacional de Energia Elétrica
(ANEEL) é a responsável for regulamentar e fiscalizar a qualidade da energia elétrica.
Neste contexto, a presente pesquisa possui como objetivo otimizar a potência reativa em
sistemas elétricos que possuem conectado uma usina fotovoltaica, objetivando melhorar o perfil
de tensão de todas as barras desse sistema, de forma que essas atinjam níveis próximos de 1,0
pu e contribuam com a qualidade da energia elétrica. Para isso, é proposto a utilização de um
algoritmo específico para otimização, o algoritmo genético, para determinar os melhores
valores de potência reativa que a usina fotovoltaica e os compensadores síncronos do sistema
elétrico devem absorver ou fornecer ao sistema para obter a tensão desejada em todas as barras
do mesmo.
A metodologia proposta é validada com a análise do sistema elétrico do IEEE de 14
barras, no qual foi conectada uma usina fotovoltaica com 10,62 MW de potência ativa. Foram
realizados estudos em seis cenários de cargas diferentes da literatura, para alterar os níveis de
tensão do sistema original e observar a atuação do algoritmo proposto. Com a análise dos
resultados, observa-se que o algoritmo genético desenvolvido é eficiente para determinar os
valores de potência reativa da usina fotovoltaica e dos compensadores síncronos que resultam
na redução ou elevação dos níveis de tensão, permitindo que as tensões das barras do sistema
sejam mais próximas possíveis de 1,0 pu para atender aos requisitos da ANEEL.
Abstract
The electrical equipment is designed to operate within a specified voltage range, and it
presents unsatisfactory performances or even does not work when it is supplied with voltages
very different from their nominal values. Therefore, the electricity supplied to final consumers
must comply with quality guidelines specified in regulatory standards. In Brazil, the Agência
Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) is responsible for regulating and inspecting the quality
of electricity.
In this context, the present research aims to optimize the reactive power in electrical
systems with photovoltaic plants, to improve the voltage profile of all system buses, and
contribute to the quality of electric power. For this, it is proposed a specific optimization
algorithm, the genetic algorithm, which is used to determine the best reactive power values that
the photovoltaic plant and the synchronous compensators must absorb from or supply to the
electrical system to obtain the desired bus voltage.
The proposed methodology is validated with the analysis of the 14-bar IEEE electrical
system, in which a photovoltaic plant with 10.62 MW of active power was connected. Studies
were carried out in six different load scenarios of the literature, in order to change the voltage
levels of the original system and observe the performance of the proposed algorithm. With the
analysis of the results, it is observed that the developed genetic algorithm is efficient to
determine the reactive power values from the photovoltaic plant and the synchronous
compensators that result in voltage level reduction or increase, allowing the system bus voltages
to be as close as possible to 1.0 pu to meet ANEEL requirements.
Palavras-chave
algoritmo genético, genetic algorithm, potência reativa, reactive power, otimização, optimization, sistema fotovoltaico, photovoltaic system, engenharia elétrica, electrical engineering
Citação
REZENDE, Jaqueline Oliveira. Otimização de Potência Reativa em Sistemas Elétricos com Energia Solar Fotovoltaica Utilizando Algoritmo Genético. 2021. 218 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.582.