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Modelagem matemática aplicada para o corte de carga em uma microrrede ilhada considerando indicadores de qualidade de serviço

In order to improve the reliability of electric energy distribution service, the distributed generation can be used by energy distribution companies to attend groups of consumers demand in a fault moment. However, it is necessary to exist a delimitation of benefited consumers, control and protection...

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Autor principal:	Roesler, Pedro Henrique
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2022
Assuntos:	Energia elétrica - Distribuição - Qualidade Programação linear Geração distribuida de energia elétrica Modelos matemáticos Electric power distribution - Quality Linear programming Distributed generation of electric power Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS Engenharia Elétrica
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27520
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id	riut-1-27520
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spelling	riut-1-275202022-02-28T06:06:07Z Modelagem matemática aplicada para o corte de carga em uma microrrede ilhada considerando indicadores de qualidade de serviço Mathematical modeling applied for load shedding in an island microgrid considering service quality indicators Roesler, Pedro Henrique Magatao, Leandro https://orcid.org/0000-0002-6917-9753 http://lattes.cnpq.br/4652695720103701 Salamanca, Henry Leonardo Lopez https://orcid.org/ 0000-0002-9261-0214 http://lattes.cnpq.br/7466042746164746 Aoki, Alexandre Rasi https://orcid.org/0000-0001-9863-6610 http://lattes.cnpq.br/0566385360819334 Magatao, Leandro https://orcid.org/0000-0002-6917-9753 http://lattes.cnpq.br/4652695720103701 Arruda, Lucia Valeria Ramos de https://orcid.org/0000-0002-5704-8131 http://lattes.cnpq.br/8616017152145795 Energia elétrica - Distribuição - Qualidade Programação linear Geração distribuida de energia elétrica Modelos matemáticos Electric power distribution - Quality Linear programming Distributed generation of electric power Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS Engenharia Elétrica In order to improve the reliability of electric energy distribution service, the distributed generation can be used by energy distribution companies to attend groups of consumers demand in a fault moment. However, it is necessary to exist a delimitation of benefited consumers, control and protection equipment, and an operation policy aligned to system’s purposes. In this context, this master’s dissertation proposes an optimization model to improve the use of allocated resources in an energy distribution company microgrid. The mathematical model encompasses the utilization cost of energy storage resources, the possibility of consumers load shedding, and the Brazilian quality indicators of power distribution service. The proposed model is developed in Mixed Integer Linear Programming (MILP) and it is applied to determine the lowest microgrid operational cost, considering load shedding. The optimization model is embedded into a rolling horizon strategy. The proposed solution is applied to an island microgrid with lithium-ion batteries, photovoltaic generators, and controllable loads. The microgrid configuration and the used data are based on a real system. Three experiments are conducted in order to evidence the solution approach capability to provide adequate decisions, even with changes in the systems conditions (demand and available energy). A scalability test is also conducted in order to verify the computational load to obtain solutions in a case with a higher number of involved consumers. The obtained results evidence that the proposed approach is able to define adequate load shedding strategies, which are influenced by the assignment of weighting values in the objective function. The scalability test results, on the other hand, show that more modeling efforts are needed to make the solution scalable as the consumer groups considered increase. Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) Com o intuito de melhorar a confiabilidade do serviço de distribuição de energia elétrica, a geração distribuída pode ser utilizada por concessionárias para atender grupos de consumidores em momentos de falta de energia. No entanto, é necessário que haja a delimitação dos consumidores beneficiados, equipamentos de controle e proteção e uma política de operação alinhada com os propósitos do sistema. Nesse contexto, na presente dissertação é proposto um modelo de otimização para melhorar o aproveitamento de recursos alocados em uma microrrede de propriedade de uma concessionária de energia elétrica. Nesse modelo é levado em consideração o custo de utilização de elementos armazenadores de energia, a possibilidade de corte de carga de consumidores e os indicadores brasileiros de qualidade do serviço de distribuição de energia. O modelo proposto é desenvolvido em Programação Linear Inteira Mista (PLIM) e usado para determinar o corte de carga que proporcione um menor custo de operação da microrrede. Juntamente com o modelo de otimização é utilizado um horizonte móvel (horizonte rolante). É realizado um estudo da aplicação da solução proposta em uma microrrede operando em modo ilhado, contendo baterias de íons de lítio, gerador fotovoltaico e cargas controláveis. Tanto a configuração da microrrede como os dados utilizados nesse estudo foram baseados em um sistema real. São conduzidos três experimentos com o intuito de evidenciar a capacidade da abordagem de solução em prover soluções adequadas, mesmo com as mudanças de determinadas condições do sistema (demanda e energia disponível). Também é realizado um teste de escalabilidade da abordagem de solução proposta, com o objetivo de verificar a carga computacional necessária para obtenção de soluções em um caso com um maior número de consumidores envolvidos. Como conclusão, o trabalho mostra que, por meio da atribuição de determinados valores para os fatores de ponderação da função de avaliação do modelo matemático, a solução é capaz de definir um corte de carga condizente com a situação do sistema. Já os resultados do teste de escalabilidade mostram que são necessários mais esforços de modelagem para tornar a solução escalável em termos do número de grupos consumidores considerado. 2022-02-27T23:08:01Z 2022-02-27T23:08:01Z 2021-12-17 masterThesis ROESLER, Pedro Henrique. Modelagem matemática aplicada para o corte de carga em uma microrrede ilhada considerando indicadores de qualidade de serviço. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27520 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial UTFPR
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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language	Português
topic	Energia elétrica - Distribuição - Qualidade Programação linear Geração distribuida de energia elétrica Modelos matemáticos Electric power distribution - Quality Linear programming Distributed generation of electric power Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS Engenharia Elétrica
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description	In order to improve the reliability of electric energy distribution service, the distributed generation can be used by energy distribution companies to attend groups of consumers demand in a fault moment. However, it is necessary to exist a delimitation of benefited consumers, control and protection equipment, and an operation policy aligned to system’s purposes. In this context, this master’s dissertation proposes an optimization model to improve the use of allocated resources in an energy distribution company microgrid. The mathematical model encompasses the utilization cost of energy storage resources, the possibility of consumers load shedding, and the Brazilian quality indicators of power distribution service. The proposed model is developed in Mixed Integer Linear Programming (MILP) and it is applied to determine the lowest microgrid operational cost, considering load shedding. The optimization model is embedded into a rolling horizon strategy. The proposed solution is applied to an island microgrid with lithium-ion batteries, photovoltaic generators, and controllable loads. The microgrid configuration and the used data are based on a real system. Three experiments are conducted in order to evidence the solution approach capability to provide adequate decisions, even with changes in the systems conditions (demand and available energy). A scalability test is also conducted in order to verify the computational load to obtain solutions in a case with a higher number of involved consumers. The obtained results evidence that the proposed approach is able to define adequate load shedding strategies, which are influenced by the assignment of weighting values in the objective function. The scalability test results, on the other hand, show that more modeling efforts are needed to make the solution scalable as the consumer groups considered increase.
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