Metodologias para a avaliação do impacto coletivo de cargas residenciais em modernos sistemas de distribuição de energia elétrica

• Processo: 08/07000-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2008
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2012
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Sistemas Elétricos de Potência
• Pesquisador responsável: Walmir de Freitas Filho
• Beneficiário: Diogo Salles Correa
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 04/14531-9 - Programação da operação de sistemas de potência considerando a inclusão de restrições elétricas, AP.TEM
• Assunto(s): Sistemas de distribuição de energia elétrica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aplicação de técnicas probabilísticas em sistemas de distribuição | controle da distorção harmônica em sistemas de distribuição | distorção da forma de tensão em sistemas de distribuição | sistemas de distribuição de energia elétrica

Resumo

A penetração em massa de equipamentos eletrônicos de maior eficiência energética em residências está resultando em distorções significativas das formas de onda de tensão e corrente dos modernos sistemas de distribuição. Há uma necessidade urgente de técnicas que permitam determinar o impacto coletivo destas cargas residenciais nos níveis de distorção harmônica. Tais técnicas podem ser usadas, por exemplo, para prever os impactos da adoção em massa de lâmpadas fluorescentes compactas. Nesse contexto, este trabalho desenvolveu uma técnica probabilística para avaliação da distorção harmônica de sistemas de distribuição residenciais. O método modela individualmente e de forma estocástica as injeções harmônicas dos típicos eletrodomésticos a partir da distribuição da probabilidade de que cada aparelho seja ligado, a qual foi obtida a partir da pesquisa de dados de comportamento de carga. O resultado é um circuito elétrico equivalente para cada frequência harmônica de interesse e variável no tempo representando uma casa residencial. Além disso, um modelo probabilístico para transformadores de distribuição foi desenvolvido através da combinação do transformador e das casas conectadas. Resultados de medições de campo confirmaram a validade da modelagem proposta. Em seguida, a metodologia proposta foi aplicada para investigar o impacto de tais cargas residenciais sobre a qualidade de energia dos sistemas de distribuição, tanto no primário como no secundário. Impactos como distorção harmônica na tensão e corrente; carregamento do transformador; elevação da tensão e corrente do neutro; interferência telefônica; stray voltage foram avaliados. A evolução dos impactos ao longo dos próximos anos, a partir de dados de tendências de mercado, também foi determinada. Adicionalmente, realizaram-se estudos para verificar a eficácia de duas soluções possíveis para mitigar distorção harmônica, sendo que a primeira consistiu em adotar os limites de emissão harmônica definidos pelo guia técnico IEC; e a segunda consistiu na instalação de filtros harmônicos no primário do sistema de distribuição. As principais conclusões deste trabalho são: (1) cargas modernas residenciais têm um impacto significativo nos níveis de distorção harmônica dos alimentadores de distribuição, correntes harmônicas injetadas no sistema de subtransmissão/transmissão, corrente do neutro, carregamento dos transformadores de distribuição e interferência telefônica, (2) a taxa de crescimento anual dos índices que caracterizam esses impactos é em torno de 10% a 15%. A não contenção dessa taxa de crescimento pode ocasionar outros problemas, como imprecisão dos medidores de energia residenciais, (3) a adoção dos limites definidos pelo IEC pode reduzir significativamente os impactos e diminuir essa taxa de crescimento de forma significativa. A instalação de filtros nos alimentadores é também uma medida eficaz na mitigação dos impactos da distorção harmônica no sistema.

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

CORREA, Diogo Salles. Methodology for evaluating the collective harmonic impact of residential loads in modern power distribution systems. 2012. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Campinas, SP.