Despacho ótimo de potência reativa com controladores discretos usando o algoritmo branch and bound : uma abordagem por relaxação semidefinida

Orientador: Marcos Julio Rider FloresDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Recentemente, vários relaxamentos convexos foram aplicados com sucesso para resolver o problema do fluxo de potência ótimo de CA (OPF), o que chamou a atenção da comunidade científica. Dentre esses relaxamentos, destaca-se um relaxamento baseado em programação semidefinida (SDP). Nesse sentido, neste trabalho é proposta uma metodologia para resolver o despacho ótimo de potência reativa (ORPD) em sistemas elétricos de potência(SEP), considerando controladores discretos. Controladores discretos, como a posição de tap dos transformadores de comutação em carga (OLTC) e compensação de shunt reativa comutável, são otimizados pelo método proposto. Uma relaxação semidefinida(SDR) do problema ORPD e um algoritmo branch-and-bound (B&B) foram totalmente implementados. O algoritmo B&B personalizado lida com a natureza discreta das variáveis de controle binárias. Além disso, a fim de melhorar a convexificação, desigualdades válidas chamadas de cortes não lineares elevados (LNCs) são implementadas no SDR. Além disso, uma técnica de decomposição de cordas é usada para melhorar o desempenho computacional. Finalmente, o algoritmo B&B é usado para resolver o problema de programação semidefinida inteira mista. Vários sistemas de referência foram usados para mostrar a precisão e escalabilidade do método proposto, e a análise de convergência mostraque soluções ótimas quase globais são geradas com pequenas brechasAbstract: Recently, several convex relaxations has been successfully applied to solve the AC optimal power flow (OPF) problem, which has caught the attention of the research community. Among these relaxations, a relaxation based on semidefinite programming (SDP) stands out. Accordingly, in this work a methodology to solve the optimal reactive power dispatch (ORPD) in electric power systems (EPS), considering discrete controllers, is proposed. Discrete controllers, such as the tap position of on-load tap changing (OLTC) transformers and switchable reactive shunt compensation, are optimized by the proposed method. A semidefinite relaxation (SDR) of the ORPD problem and a branch-and-bound (B&B) algorithm has been fully deployed. The customized B&B algorithm deals with the discrete nature of the binary control variables. Moreover, in order to enhance the convexification, valid inequalities called lifted non-linear-cuts (NLC) are implemented in the SDR. Addition-ally, a chordal decomposition technique is used to improve the computational performance. Finally, the B&B algorithm is used to solve the mixed-integer semidefinite programming problem. Several benchmarks have been used to show the accuracy and scalability of the proposed method, and convergence analysis shows that near-global optimal solutions are generated with small relaxation gapsMestradoEnergia ElétricaMestre em Engenharia Elétrica88882.329400/2019-1CAPE