Cálculo da margem de estabilidade de tensão considerando incertezas na carga e limite dos geradores

• Processo: 23/09332-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Sistemas Elétricos de Potência
• Pesquisador responsável: Rodrigo Andrade Ramos
• Beneficiário: Gustavo Gonçalves dos Santos
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/20104-9 - Monitoramento via sincrofasores, análise de segurança dinâmica e controle de redes elétricas do futuro, AP.TEM
• Assunto(s): Estabilidade de tensão Incerteza
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Estabilidade de Tensão | Incertezas de Carga e Geração | Limites de Geração | margem de segurança | Análise de Estabilidade

Resumo

A operação segura dos Sistemas Elétricos de Potência é necessária para atender à crescente demanda de energia elétrica, respeitando os níveis aceitáveis de tensão e mantendo praticamente constante a frequência. Nesse contexto, há uma preocupação crescente dos operadores do sistema com a estabilidade de tensão. De fato, nas últimas décadas, como consequência de restrições econômicas e ambientais, os equipamentos dos sistemas de potência estão próximos aos seus limites operativos. Consequentemente, os sistemas de potência estão mais vulneráveis a apresentar quedas ou elevações acentuadas nas magnitudes de tensão. Nesse contexto, as avaliações de estabilidade de tensão, escopo desse projeto de pesquisa, são essenciais para que o operador do sistema possa realizar ações preventivas e emergenciais e evitar, por exemplo, situações de interrupções e ocorrências de blecautes. Atualmente, nas avaliações de estabilidade, um dos grandes desafios é a consideração de incertezas de geração e carga. A penetração cada vez maior de geração de natureza variável, intermitente e não-despachável, como a energia eólica e solar, fornecedoras de potência ativa e, mais recentemente, de potência reativa, dificulta a previsibilidade do fluxo de potência. Além do mais, o carregamento do sistema ao longo do dia é bastante variável, pois depende dos níveis de carga (que, naturalmente, sofrem variações contínuas) e da geração distribuída, que usualmente é intermitente. Assim, técnicas clássicas de análise de estabilidade de tensão por equações algébricas que assumem uma direção arbitrária de crescimento da carga não representam adequadamente as incertezas associadas à previsão de carga dos sistemas de potência. A alternativa inovadora proposta neste projeto é representar essas incertezas pelo modelo de hipercone. Nesse modelo, conforme a carga cresce numa direção esperada, cresce também o raio do hipercone que caracteriza a incerteza associada ao carregamento futuro. O desafio de pesquisa associado a este projeto é o desenvolvimento de uma formulação baseada em hipercone que seja capaz de considerar os limites de injeção de potência reativa dos geradores. Essa proposta de pós-doutorado parte desse modelo de incerteza de carga de hipercone e inclui na análise de estabilidade a capacidade máxima de suprimento de potência reativa das unidades geradoras. Uma formulação de suavização usando a função sigmoide será desenvolvida para abordar as questões de descontinuidades nas análises de estabilidade causadas pelos limites de potência reativa dos geradores. Logo, desde que o ponto máximo de carregamento seja redefinido adequadamente para o modelo do sistema modificado com a suavização, será possível empregar o modelo de hipercone para representar o crescimento de carga do sistema. Como um resultado, serão consideradas simultaneamente na determinação da margem de estabilidade de tensão as incertezas associadas a direção de crescimento da carga e os limites de potência reativa dos geradores. Por último, as equações desenvolvidas para o modelo de hipercone (modificado para considerar os limites de potência reativa dos geradores) serão implementadas computacionalmente e solucionadas numericamente para diferentes sistemas de teste. Adicionalmente, desde que haja tempo disponível, tem-se a intenção de considerar intervalos de confiança para a hipersuperfície de máxima transferência de potência, de forma a incluir incertezas relacionadas ao modelo de fluxo de potência, desenvolvendo assim uma versão estocástica da abordagem proposta para cálculo da margem de estabilidade de tensão. (AU)