Construção e análise de equivalentes de redes utilizando séries temporais - Sorge, Jose Antonio (1988)
Com o aumento no tamanho e na complexidade dos sistemas elétricos de potência e o número cada vez mais crescente de interligações de redes elétricas de diferentes concessionárias de energia, tornou-se impraticável a análise de sistemas de potência, através de computadores digitais, em sua totalidade de cargas, geração, linhas e interconexões. Diante desse problema prático, surgiu a necessidade de desenvolvimento de estudos que tivessem por objetivo a redução de uma parte da rede elétrica para que o sistema realmente de interesse para estudos pudesse ser analisado mais rapidamente, e, assim, passar-se-ia a estudar uma rede de ordem bastante inferior à real. Essa vantagem computacional pode ser sentida com maior intensidade quando nos deparamos com problemas de análise de redes que exigem soluções repetidas de casos sememelhantes. Como exemplo desses problemas podemos citar a análise de contingências, onde para cada uma das contingências consideradas possíveis é necessária uma solução de fluxo de carga. Métodos de análise de redes elétricas como cálculo de estabilidade transitória, curto-circuito e outros também exigem soluções repetidas. Em todos esses casos, estudando-se uma rede reduzida, ter-se-á significativa redução no tempo computacional gasto. Por outro lado, pensando-se em termos de uma concessionária de energia elétrica, observar-se-á que seu Centro uc Operações recebe periodicamente informações atualizadas sobre o estado e configuração da rede pertencente a essa concessionária em particular (rede observável) e dificilmente possui informações atualizadas sobre o estado e configuração da rede elétrica pertencente a outras concessionárias de energia elétrica interligadas a ela. Encontra-se aqui, então, outro motivo para redução da rede sobre a qual não se possui informações atualizadas, transformando-a numa rede equivalente. A teoria de construção de equivalentes praticamente foi introduzida por J.B. Ward [1] em 1949. Antes de Ward o método utilizado consistia em se representar a parte da rede que se queria reduzir por uma carga ou geração ligada nos barramentos de interligação com a rede de interesse. A partir daí começaram a surgir muitos outros estudos podendo-se citar, como mais importantes, os seguintes métodos de contrução de equivalentes de rede :- equivalente Ward - modelo não linear, equivalente Ward com retenção de barras PV, equivalente Ward estendido, equivalentes REI, equivalentes DIMO, métodos de linearização e métodos de identificação. Neste trabalho desenvolve-se um método para determinação de equivalentes de grandes sistemas de potência em relaão a um sistema que se deseja preservar a identidade total. O método consiste em sub-dividir o equivalente em duas partes distintas: estática e dinâmica. A primeira, estática, é construída utilizando-se a teoria de construção de equivalentes de rede desenvolvida por J.B. Ward e a segunda, dinâmica, expressa as variações do fluxo de potência reativa nas barras internas da rede equivalente estática. A parte dinâmica do equivalente é representada por um modelo matemático obtido através do método de análise de séries temporais proposto por Box & Jenkis. A formulação desenvolvida é testada em um trecho da região de Campinas - SP (Sistema CPFL). O capítulo 1 apresenta um levantamento bibliográfico dos métodos mais empregados para construção de equivalentes estáticos. Comenta-se as principais vantagens e desvantagens ele cada método em especial destaca-se o método a ser utilizado neste trabalho. O capítulo 2 apresenta as técnicas para a construção do modelo matemático que representa as variações dinâmicas do equivalente. Em uma descrição detalhada do método aborda-se o processo de identificação e estimação do modelo que que melhor representa a série temporal analisada bem como a previsão de seus valores futuros. O capítulo 3 trata da formulação do problema. O método proposto para obtenção do equivalente é apresentado. Mostra-se também o diagrama de blocos do programa computacional desenvolvido. O capítulo 4 mostra as aplicações computacionais realizadas. O sistema elétrico utilizado para a montagem do exemplo e todos os parâmetros envolvidos são mostrados. A simulação e realizada para o sistema completo e depois para o sistema reduzido. Os resultados são apresentados e comentados. O capítulo 5 conclui o trabalho e propõe sugestões de continuidade. Dá-se especial atenção a aplicações alternativas do método desenvolvido.