Um Novo Índice de Previsão de Colapso para Análise de Estabilidade de Tensão e Classificação de Contingências em Sistemas de Energia

   A instabilidade de tensão é um fenômeno sério que pode ocorrer em um sistema de energia devido a condições críticas ou estressadas. Para prevenir o colapso de tensão causado por tal instabilidade, é necessária uma previsão precisa do colapso de tensão para o planejamento e operação do sistema de energia. Este artigo propõe um novo índice de previsão de colapso (NCPI) para avaliar as condições de estabilidade de tensão do sistema de energia e as condições críticas das linhas. A eficácia e aplicabilidade do índice proposto são investigadas nos sistemas IEE-Business 30-barras e IEE-Business 118-barras e comparadas com os índices existentes bem conhecidos (L mn, FVSI, LQP, NLSI e VSLI) sob várias operações do sistema de energia para validar sua praticabilidade e versatilidade. O estudo também apresenta as suposições de sensibilidade dos índices existentes e analisa seu impacto na previsão do colapso de tensão. Os resultados mostram a superioridade do índice proposto na estimativa precisa da máxima capacidade de carga e na previsão de linhas críticas, barras fracas e áreas fracas em redes médias e grandes durante várias operações de carga de energia e contingências.

1.Introdução.

     A instabilidade de tensão é um dos problemas significativos no sistema elétrico que precisa ser considerado para garantir a transferência de energia aos consumidores. Devido ao aumento contínuo na carga elétrica, o sistema de energia atual exige urgentemente instalações seguras de transmissão de energia elétrica. Do ponto de vista ambiental e econômico, é desafiador instalar novas linhas de transmissão. Além disso, a situação se torna mais complexa com a crescente penetração de energias renováveis. O desafio mais crucial enfrentado pela rede é o carregamento excessivo nas linhas de transmissão, resultando em uma queda massiva de tensão, que pode causar o colapso de tensão devido à sobrecarga nas linhas. Neste caso, a linha entra em um estado crítico, e o sistema pode sofrer colapso mesmo com pequenas perturbações. O colapso de tensão leva à saída de uma linha do sistema quando o carregamento excede o limite permitido. Subsequentemente, a saída da linha do sistema aumenta o fluxo de energia em outras linhas, potencialmente causando saídas consecutivas de linhas e levando ao apagão de toda a rede.

2.Índices de Estabilidade de Tensão (VSIs).

     Os VSIs são usados como ferramentas de medição para determinar se um sistema é estável ou não. Existem muitos métodos de avaliação de estabilidade de tensão que foram sugeridos na literatura. Três categorias de VSIs são classificadas: VSIs de linha, VSIs de barra e VSIs gerais. A classificação de VSIs pode ser agrupada em quatro tipos: (1) índices baseados em variáveis de linha; (2) índices baseados em variáveis de barra; (3) índices baseados na matriz Jacobiana; e (4) índices baseados em Unidades de Medição de Fasor (PMU). Índices baseados na matriz Jacobiana podem identificar os pontos de colapso de tensão e determinar a margem de estabilidade.

3.Índice Novo de Previsão de Colapso Proposto (NCPI).

     A formulação do índice LQP é baseada em ignorar completamente a resistência da linha. Isso leva a previsões errôneas de colapso. Este índice também ignora a direção relativa do fluxo de potência ativa em relação ao fluxo de potência reativa. Para evitar esses inconvenientes, um Índice Novo de Previsão de Colapso (NCPI) melhorado é formulado, baseado em ignorar parcialmente a resistência de uma linha de transmissão, enquanto leva em conta os impactos do fluxo de potência ativa e reativa na estabilidade de tensão do sistema.

4.Análise de Estabilidade de Tensão Baseada no NCPI.

    O objetivo principal da análise de estabilidade de tensão é determinar os pontos de colapso de tensão, a máxima capacidade de carga, as barras fracas e as linhas críticas usando o índice proposto NCPI. A estabilidade de tensão geralmente tem alta sensibilidade à carga de potência reativa. Portanto, a carga pesada de potência reativa em cada barra específica é determinada para identificar as barras fracas e as linhas críticas.

5.Classificação e Análise de Contingências Baseadas no NCPI.

      Os resultados mostram a linha mais sensível ou crítica devido à interrupção de linha ou unidade de geração, que possui o maior valor de NCPI entre as linhas. A linha mais crítica é elegível para ser interrompida do serviço devido à interrupção de linha. Neste caso, uma série de interrupções de linha ocorrerá se os operadores não fizerem correções a tempo.

Fonte: IEE-Business Xplore

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