Sistema de controle nebuloso para bancos de capacitores automáticos aplicados em alimentadores de distribuição de energia elétrica

Abstract

Resumo: A falta de um controle do fluxo de energia reativa que circula nas redes de distribuição faz com que exista um aumento das perdas elétricas e um comprometimento no perfil de tensão. Dessa forma, procura-se compensar estes reativos otimizando os custos operacionais através de investimentos na instalação de bancos de capacitores nos alimentadores de distribuição. A aplicação otimizada de bancos de capacitores implica em um primeiro momento no problema de alocação de bancos de capacitores, o qual está em determinar o tipo do banco de capacitores, o tamanho do banco e a localização no alimentador de distribuição. Porém, a solução completa para o problema dos bancos de capacitores envolve além da alocação dos bancos, a questão da determinação do tipo de controle do banco e dos ajustes deste controle. Considerando que as cargas em sistemas de distribuição reais estão sujeitas a variações não-simultâneas nos barramentos dos alimentadores de distribuição, a operação do equipamento, com os ajustes fixados do dispositivo de controle, ao longo de um horizonte de tempo, pode não ser suficiente para prover a compensação reativa necessária. Portanto, o objetivo principal desse trabalho é o desenvolvimento de um sistema de controle nebulos inteligente para bancos de capacitores automáticos aplicados a alimentadores de distribuição de energia elétrica, o qual foi pautado na melhoria do desempenho do equipamento proporcionando a maior correção dos reativos do sistema e minimizando o número de chaveamentos do banco de capacitores, sem provocar flutuações nos níveis de tensão do alimentador. Outro aspecto importante é a implementação de uma estratégia de controle independente da alocação do banco no sistema e da curva de carga do ponto de instalação, uma vez que os dispositivos de controle atuais exigem medições e análise para configuração dos seus parâmetros de controle. Foram analisados dois sistemas, um de 11 barras e um de 70 barras, nos estudos desenvolvidos com os controladores para bancos de capacitores automáticos. Os principais resultados mostraram que o controlador nebuloso não é afetado pela posição de instalação do banco de capacitores no alimentador de distribuição, nem apresenta diferença de desempenho devido ao tamanho do banco em kvar, bem como o controlador nebuloso não precisa de novos ajustes caso haja alterações na curva de carga do sistema, operando com bons resultados para diversas curvas de carga diferentes

Abstract: The lack of reactive energy flow control in distribution networks causes an increase of electrical losses and problems with voltage profile. So, it is possible to try the compensation of this reactive power by optimizing the operational costs through some investments on capacitors bank instal lation at the distribution feeders. The optimized application of capacitors bank needs, in a first moment, a study of the best installation position of the equipment. Basically, the capacitors bank allocation problem is to define the kind of capacitors bank, the size and the location at the distribution feeders, but the complete solution of capacitors bank problem regards not only the bank allocation but also to define the bank control system and its control tuning. The loads in real distribution systems have non-simultaneous variations on the distribution feeders’ buses. Therefore, the equipment operation with control system adjusts set during a time period can not be enough to provide the necessary reactive compensation. So, the main purpose of this work is to develop an intelligent control system for automatic capacitors bank applied to power distribution feeders to improve the equipment performance allowing better reactive power compensation and minimizing the number of switching operations not causing problems with distribution feeder voltage levels. Another important feature is the implementation of a control strategy that is not dependent on the bank allocation and load profile of the system, since the current control devices need measurements and analysis to configure their control parameters. It was analyzed two different systems, one that has 11 buses and another system has 70 buses, at the developed studies with the controllers for the automatic capacitor banks. The main results showed that the fuzzy controller is neither affected by the installation position of the capacitor banks at the distribution feeders nor by the capacitor bank in kvar, and also the fuzzy controller does not need any new adjust in the case of changes at the system’s load profile, operating with good results for different load profiles