Normalização complexa e cálculo de fluxo de potência para sistemas elétricos emergentes

Abstract

Resumo: Este trabalho aborda a unificação do tratamento do problema do fluxo de potência para redes de transmissão e de distribuição de energia elétrica interligadas (T&D). Primeiramente, busca-se consolidar a metodologia de normalização complexa por unidade em sistemas elétricos de distribuição a fim de ajustar as relações X/R e torná-las favoráveis à utilização do método Desacoplado Rápido na solução do fluxo de potência. Em seguida, apresenta-se a principal contribuição deste trabalho. É proposta uma extensão da formulação convencional do fluxo de potência através do método Newton, a fim de processar redes T&D interligadas e adequar a representação física de alimentadores de distribuição no modelo da rede. Esta extensão também aplica a normalização complexa por unidade para adequar as relações X/R dos alimentadores de distribuição fisicamente representados para os mesmos níveis dos sistemas de transmissão. Além disso, injeções fictícias de potências ativa e reativa são incluídas em cada barra de fronteira do sistema T&D e são tratadas como novas variáveis de estado, de modo que a solução do fluxo de potência do sistema normalizado é a mesma da rede original. A equivalência apropriada entre os fluxos de potência através dos ramos conectados às barras de fronteira está incluída no problema como novas equações, resultando em um conjunto nãoredundante de equações algébricas. A abordagem proposta fornece uma ferramenta eficiente para realizar a análise do fluxo de potência em sistemas T&D, onde os alimentadores de distribuição são fisicamente representados, permitindo uma determinação precisa do seu impacto na operação dos sistemas de transmissão. Além disso, topologias malhadas podem ser facilmente manipuladas por meio da metodologia proposta. Simulações em sistemas-teste de alimentadores de distribuição com topologias originais e modificadas, para contemplar configurações malhadas e inserção de geradores independentes, são apresentadas e discutidas para demonstrar a importância e viabilidade da aplicação da normalização complexa na análise do problema do fluxo de potência. Para avaliar as características e o desempenho da nova formulação do fluxo de potência estendido, distintas condições operacionais entre partes de um sistema-teste T&D foram simuladas.