Impacto de contingências na análise harmônica de sistemas elétricos de potência: uma abordagem usando análise de sensibilidade baseada no teorema da compensação - Altgott, Alexandre Soares (2024)
Com o aumento do uso de fontes energéticas alternativas que necessitam de aparato da eletrônica de potência, assim como também a crescente introdução de cargas não lineares em geral, há uma proliferação de harmônicos por todo o sistema elétrico. Contudo, o tema ainda não é tão explorado em sua completa vastidão. Por exemplo, não há muitos estudos atuais sobre a correlação e efeito entre contingências e distorções harmônicas no sistema. Diante desse problema, torna-se necessário o desenvolvimento de novas técnicas que sejam capazes de trazer uma avaliação do impacto da saída de elementos da rede em seu estado harmônico. Tendo em vista esse contexto, a presente dissertação propõe um método para analisar e estudar a variação que ocorre nas distorções harmônicas após a ocorrência de contingências. A metodologia proposta traz uma abordagem apoiada na análise de sensibilidade para estudar a mudança que ocorre na rede após uma contingência, em que o teorema da compensação é aplicado diretamente para estimar as novas tensões em cada ordem harmônica de interesse. A análise do tema, sob esse ponto de vista, tem como grande vantagem desfazer-se da necessidade de recalcular o fluxo de potência e fluxo de potência harmônico (ou outro método de análise harmônica) para cada contingência avaliada, substituindo diversos cálculos matriciais iterativos por operações matemáticas simples que fornecem uma aproximação da realidade operativa da rede elétrica em um vantajoso tempo computacional. Em complemento a isso, índices são propostos para, então, mensurar a severidade de cada contingência sob a ótica das distorções harmônicas. Esses índices podem ser aplicados diretamente à resposta fornecida pela análise de sensibilidade para encontrar as linhas mais críticas de forma automática e rapidamente, possibilitando análises em tempo real para ranqueamento de contingências mais críticas. O método é aplicado em três sistemas testes: o IEEE 30 barras, o New England e o IEEE 57 barras; a partir dos quais simulações são conduzidas e os resultados são comparados com o modelo determinístico tradicional obtido usando o fluxo de potência iterativo. Por conseguinte, os resultados mostram-se com exatidão bastante satisfatória. Além disso, consegue-se entregar uma solução para o problema com um tempo de processamento na margem de até 200 vezes mais rápido que o método tradicional sob a perspectiva do esforço computacional. A principal contribuição deste trabalho está na proposta de um novo método para calcular distorções harmônicas após eventos contingenciais e a possibilidade de ranquear a severidade de cada contingência considerando aspectos de qualidade de energia, tradicionalmente não averiguados na prática nesse contexto.