Fluxo de Carga em Redes Modernas de

Distribuição de Eletricidade

Code: 12.026

C.C Martins, O. R. Saavedra e V. L. Paucar

Universidade Federal do Maranhão - UFMA

17/11/2017 1

Resolver o problema de fluxo de carga em

sistemas de distribuição modernos, utilizando o

método Primal Três Passos.

Verificar o comportamento do método em sistema

com elevada razão R/X e na presença de geração

distribuida.

Comparar os desempenhos do método Primal

Três Passos e método Desacoplado Rápido em

sistemas de distribuição.

Objetivo

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Redes atuais lidam com diferentes paradigmas:

cargas diferente;

Micro-geração;

Requisitos mais exigentes de:

qualidade de tensão

continuidade de serviço

Introducão

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Redes de distribuição com elevada razão r/x;

Alimentadores extensos: grandes quedas de tensão;

Redes modernas: redes não radiais;

Proposta:

• Melhorar o desempenho do método Desacoplado Rápido redes mal

condicionadas com alta relação R/X e tensões baixas.

Justificativa

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Formulação Matemática

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Algoritmo do Método Desacoplado Rápido:

'/),( BVVP

ii 1

"1 /),( BVVQ i

VVV ii 1

(1)

(2)

(3)

(4)

Algoritmo desacoplado três passos

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Passo 1: Primeira correção do ângulo

VVPBH /),(]'[ 1

Passo 2: Correção da tensão

]"/),([]"[ 1

HGVVQBV

Passo 3: Correção adicional do angulo

VGBN ']'[ 1

HN

VVV

(5)

(6)

(10)

(7)

(8)

(9)

Foram implementados os métodos Desacoplado Rápido e

o Três Passos.

As GD´s inseridas nos sistemas, são geradores eólicos em

regime permanente, como geração de potência ativa fixa.

Os sistemas utilizados nos teste foram duas redes, de 6 e

19 barras, da concessionária de distribuição de energia do

estado do Maranhão.

Metodologia

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Os gerados eólicos foram modelados no fluxo de carga

como uma barra PQ (negativa).

A inserção de GD nos sistemas levou em consideração as

barras que possuíam menor valor de tensão, geralmente

essas barras estão localizadas no final dos sistemas.

Metodologia

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Sistema de 6 barras: gerador eólico de 100 kW (1 pu) na barra 6.

Testes e Simulações

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Tabela 1 - Dados de Barra do Sistema Teste 6 Barras

Dados sistema 6 barras

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P_ Car Q_ Car P_ Car Q_ Car

1 2 1,043 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2 0 1,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

3 0 1,000 0,00 2,72 2,04 2,72 2,04

4 0 1,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

5 0 1,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

6 0 1,000 0,00 1,53 1,15 0,53 0,44

Barra Tipo Tensão ÂnguloSem GD Com GD

Tabela 1 - Dados de Barra do Sistema Teste 6 Barras

Três geradores na barra 11, com a geração de 100 kW cada;

Na barra 16 foram instalados quatro geradores, gerando 100 kW cada,

Sistema de 16 barras

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Com e sem GD:

Análise dos Resultados 6 barras

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Tensão Ângulo Tensão Ângulo

1 1,0430 0,0000 1,0430 0,0000

2 0,9809 -0,4831 1,0038 -0,5899

3 0,9630 -3,4667 1,0037 -2,6107

4 0,8702 -7,1739 0,9493 -3,6009

5 0,7438 -6,7170 0,9172 -3,7557

6 0,7326 -11,3709 0,9513 -4,7616

Perdas Ativas

Perdas Reativas

0,5264

0,0488

0,1244

-0,9807

Com GD

Perdas Totais

Sem GDBarra

:

Análise dos Resultados - 16 barras

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Tensão Ângulo Tensão Ângulo

1 1,0290 0,0000 1,0290 0,0000

2 1,0000 -1,1640 1,0000 -1,1640

3 1,0032 -3,4107 1,0032 -3,4107

4 0,9922 -1,4873 0,9922 -1,4873

5 0,9927 -3,9949 0,9927 -3,9949

6 1,0177 -1,4873 1,0177 -1,4873

7 0,9979 -0,7026 1,0000 -0,6632

8 1,0027 -4,6849 1,0050 -4,6283

9 1,0111 -4,0110 1,0134 -3,9574

10 0,9879 -0,9723 0,9984 -0,7786

11 0,9446 -2,9342 0,9726 -1,2809

12 1,0157 -0,4672 1,0157 -0,4672

13 1,0143 -2,8216 1,0143 -2,8216

14 1,0175 -2,4725 1,0175 -2,4725

15 0,9836 -1,8004 0,9915 -1,5790

16 0,9792 -5,2602 1,0055 -3,6291

17 0,9831 -1,8209 0,9909 -1,5992

18 1,0191 -0,4651 1,0191 -0,4651

19 1,0340 -1,7061 1,0340 -1,7061

Perdas Ativas

Perdas Reativas

BarraSem GD Com GD

Perdas Totais

2,8721

13,6600

2,4833

12,1582

6 barras: reduzindo a reatância

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Caso k R/X Max. (4 - 5) DR 3 Passos

1 1 1,342 7 8

2 2 2,684 7 9

3 3 4,026 9 9

4 4 5,368 11 9

5 5 6,710 13 9

6 6 8,052 16 9

7 7 9,394 17 9

8 8 10,736 21 9

9 9 12,078 NC 9

10 10 13,420 NC 9Tabela 7 – Numero de Iterações sistema 6 barras

A figura ilustra a comparação dos métodos no sistema 6 barras

Análise dos Resultados

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Gráfico 1 – Resultados do sistema teste 6 barras

• Para o sistema 19 barras – reduzindo x

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Caso k R/X Max. (7 - 10) DR 3 Passos

1 1 0,6998 8 6

2 2 1,3996 9 7

3 3 2,0994 10 7

4 4 2,7992 11 7

5 5 3,4989 12 7

6 10 6,9979 16 8

7 15 10,4968 21 8

8 19 13,2960 31 8

9 20 13,9958 NC 8

A figura ilustra a comparação dos métodos no sistema 19 barras

Análise dos Resultados

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Gráfico 2 – Resultados do sistema teste 19 barras

A Geração Distribuída reduz as perdas nos sistema e

aumenta a confiabilidade, pois o sistema não depende

apenas de uma fonte única de geração.

A inserção de Geração Distribuída no Sistema melhora os

níveis de tensão nas barras próximas.

Conclusões

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A inserção de Geração Distribuída nos Sistemas de

Distribuição não atrapalha o desempenho do desacoplado

rápido nem do método 3 Passos na resolução do fluxo de

carga.

O método Primal 3 Passos possui melhor desempenho que

o Método Desacoplado rápido em sistema com elevadas

relações R/X (Sistema de Distribuição).

Recomendado para redes mal condicionada

Conclusões

17/11/2017 19

Obrigado

17/11/2017 20