Análise modal como ferramenta de análise de segurança estática de tensão em sistemas de potência

• Autor(a) principal: Weigert, Gabriela Rosalee
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26040
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Sistemas de energia elétrica - Estabilidade; Energia elétrica - Transmissão - Proteção; Falhas de energia elétrica; Energia elétrica - Produção; Sistemas de energia elétrica - Estimação de Estado; Análise modal; Controle automático; Electric power system stability; Electric power transmission - Protection; Electric power failures; Electric power production; Electric power systems - State estimation; Modal analysis; Automatic control; Engenharia Elétrica

A análise de segurança estática de tensão em sistemas elétricos de potência envolve, além do estudo de estabilidade do ponto de operação em que o sistema se encontra, a análise de contingências e de ações de controle. Dentro da análise de contingências, utilizam-se diversos métodos para filtragem e ranqueamento das contingências selecionadas para o estudo. A fim de reduzir ao máximo o esforço computacional dessas análises, que são realizadas em tempo real, é essencial que a filtragem e ranqueamento de contingências sejam feitos de maneira eficaz, para que as simulações envolvendo modelos mais completos do sistema, e consequentemente dispendiosas, sejam executadas somente para as contingências mais críticas. Uma das métricas mais utilizadas para aferir a respeito da estabilidade de tensão de um sistema é a margem de estabilidade estática de tensão. No entanto, muitos dos métodos de ranqueamento de contingências consolidados na literatura (índice L, FVSI, PI) não são orientados por essa métrica, mas partem de outros tipos de análise mais simplificadas. Por consequência os ranqueamentos e índices obtidos a partir desses métodos nem sempre condizem com a proximidade que cada contingência se encontra da instabilidade, como indica a margem de estabilidade de tensão. Além disso, esses métodos de ranqueamento não têm participação na etapa de análise de ações de controle, sendo necessários outros estudos e índices capazes de sugerir ações de controle ao operador do sistema. Assim, este trabalho propõe uma nova metodologia a ser utilizada como parte do processo de análise de segurança estática de tensão. Utilizando a análise modal da matriz jacobiana das equações de fluxo de potência como ferramenta, propõe-se um método de ranqueamento e filtragem de contingências juntamente com um algoritmo de análise de ações de controle preventivo e emergencial. O intuito do algoritmo de ranqueamento e filtragem é identificar a contingência que levaria o sistema a operar com a menor margem de estabilidade. Aproveitando o resultado do ranqueamento e os fatores de participação levantados pela análise modal, ações de controle preventivo e emergencial são propostas. O objetivo dessas ações é levar o sistema a um estado seguro, ou o mais próximo disso. Para isso, são simuladas ações preventivas no sistema completo, levando em considerações as restrições de operação atuais e sugerindo ações de controle emergenciais a serem implementadas após a ocorrência da contingência. A metodologia proposta foi simulada para os sistemas-teste IEEE 14, 30 e 57 barras, obtendo resultados promissores para o algoritmo de ranqueamento, superando o desempenho dos métodos consolidados na literatura, no que diz respeito à proximidade da contingência à instabilidade. As análises de ação de controle são apresentadas a partir da simulação do sistema 57 barras. Embora não sejam feitas comparações para o algoritmo de controle, o seu desempenho é comentado.