Ubicación y dimensionamiento óptimo de FACTS en redes de distribución empleando el algoritmo de optimización de la viuda negra

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Resumen

The problem regarding the optimal placement and sizing of different FACTS (flexible alternating current transmission systems) in electrical distribution networks is addressed in this research by applying a master–slave optimization approach. The FACTS analyzed correspond to the unified power flow controller (UPFC), the thyristor-controlled shunt compensator (TCSC, also known as the thyristor switched capacitor, or TSC), and the static var compensator (SVC). The master stage is entrusted with defining the location and size of each FACTS device using hybrid discrete-continuous codification through the application of the black widow optimization (BWO) approach. The slave stage corresponds to the successive approximations power flow method based on the admittance grid formulation, which allows determining the expected costs of the energy losses for a one-year operation period. The numerical results in the IEEE 33-, 69-, and 85-bus grids demonstrate that the best FACTS device for locating in distribution networks is the SVC, given that, when compared to the UPFC and the TCSC, it allows for the best possible reduction in the equivalent annual investment and operating cost. A comparative analysis with the General Algebraic Modeling System software, with the aim to solve the exact mixed-integer nonlinear programming model, demonstrated the proposed BWO approach’s effectiveness in determining the best location and size for the FACTS in radial distribution networks. Reductions of about 12.63% and 13.97%. concerning the benchmark cases confirmed that the SVC is the best option for reactive power compensation in distribution grids

Descripción

El problema relacionado con la ubicación y dimensionamiento óptimos de diferentes FACTS (sistemas flexibles de transmisión de corriente alterna) en las redes de distribución eléctrica se aborda en esta investigación mediante la aplicación de un enfoque de optimización maestro-esclavo. Los FACTS analizados corresponden al controlador unificado de flujo de potencia (UPFC), el compensador de derivación controlado por tiristores (TCSC, también conocido como condensador conmutado por tiristores o TSC) y el compensador de var estático (SVC). La etapa maestra se encarga de definir la ubicación y el tamaño de cada dispositivo FACTS utilizando codificación híbrida discreta-continua mediante la aplicación del enfoque de optimización de viuda negra (BWO). La etapa esclava corresponde al método de flujo de potencia de aproximaciones sucesivas basado en la formulación de rejilla de admitancia, que permite determinar los costos esperados de las pérdidas de energía para un período de operación de un año. Los resultados numéricos en las redes de prueba IEEE de 33, 69 y 85 nodos demuestran que el mejor dispositivo FACTS para ubicar en redes de distribución es el SVC, ya que comparado con el UPFC y el TCSC permite la mejor reducción de la inversión anual equivalente y del coste de explotación. Un análisis comparativo con el software General Algebraic Modeling System, con el objetivo de resolver el modelo exacto de programación no lineal de enteros mixtos, demostró la efectividad del enfoque BWO propuesto para determinar la mejor ubicación y tamaño para los FACTS en redes de distribución radial. Reducciones de alrededor del 12,63% y 13,97% sobre los casos de referencia confirmaron que el SVC es la mejor opción para la compensación de potencia reactiva en las redes de distribución

Palabras clave

Algoritmo de optimización de la viuda negra, Sistemas flexibles de transmisión de corriente alterna, Redes de distribución de mediana tensión, Compensador estatico de potencia reactiva, Compensador en derivación controlado por tiristores, Controlador unificado de flujo de potencia

Materias

Ingeniería Eléctrica -- Tesis y disertaciones académicas , Generación distribuida (GD) , Sistemas de distribución , Optimización de enjambre de partículas (PSO)

Citación