Algoritmo para um estimador de estado trifásico linear baseado no método de soma de correntes aplicado às redes de distribuição de energia elétrica - Rocha, Ednardo Pereira da (2020)
O modo como as concessionárias de energia vem operando suas subestações e supervisionando seus alimentadores nas redes de distribuição passou por um grande processo de modernização nas duas últimas décadas. Na medida em que o número de consumidores e a extensão física da infraestrutura aumentavam, houve uma maior demanda por equipamentos e técnicas de monitoramento que garantissem a confiabilidade destes sistemas. Neste trabalho se apresenta o desenvolvimento de um novo algoritmo baseado em soma de correntes, para a implementação de uma formulação linear do problema de estimação de estado em redes de distribuição trifásicas, aplicado no regime normal de operação e sob condição de falta. No regime normal de operação, os módulos das correntes dos ramos e dos nós são estimados com base no método dos mínimos quadrados ponderados e em um algoritmo de ajuste de cargas, o que possibilita obter uma estimativa das perdas técnicas, fluxos de potência ativa e reativa e o perfil de tensão do sistema. Para validação, os dados de dois sistemas reais de distribuição de 13,8 kV foram utilizados. Os medidores localizados nos alimentadores analisados fornecem os valores das grandezas medidas e uma aproximação do fator de potência médio das cargas localizadas a jusante destes pontos de medição, enquanto pseudomedições são utilizadas para tornar o sistema observável. No método proposto foi implementado um algoritmo iterativo de reestimação baseado em varredura do sistema, onde os parâmetros estimados na primeira estimação são utilizados para atualização das cargas, das correntes dos ramos e das novas variâncias. Na segunda etapa desta tese, um algoritmo para localização de faltas, em redes radiais, foi desenvolvido utilizando um método de varredura do sistema associado ao estimador de estado proposto. Neste caso, além de considerar a corrente de curto-circuito medida na subestação, foram estimadas as correntes de cada carga durante o momento da falta, para verificar suas influências no processo de localização do defeito. Nesta condição, um sistema de distribuição real foi totalmente modelado no software ATP, com o objetivo de simular as tensões e correntes na subestação, e os módulos de tensão em outros medidores durante a falta. Fatores como a influência da resistência de falta, o tipo da falta, o carregamento do sistema e o local da falta foram testados. Os resultados obtidos mostram que o método desenvolvido é capaz de fornecer o estado do sistema com precisão adequada, mesmo para sistemas de distribuição com uma quantidade reduzida de pontos de medição ao longo do alimentador, além de apresentar um baixo tempo de processamento computacional e modelagem simplificada. Verificou-se também que os resultados obtidos pelo estimador proposto e o método de reestimação testado apresentaram erros semelhantes em todas as simulações realizadas, comprovando que, no contexto das redes analisadas, o processo de ajuste das cargas já fornece valores de pseudomedições próximos aos valores estimados. Sob condição de falta, o algoritmo se mostrou promissor em sua função, localizando defeitos com pequena margem de erro na maior parte das simulações.