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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2010.tde-08022011-095057
Documento
Autor
Nome completo
Leandro Castilho Brolin
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2010
Orientador
Banca examinadora
Ramos, Rodrigo Andrade (Presidente)
Kuiava, Rôman
Martins, André Christóvão Pio
Título em português
Análise de planos de corte de carga através de métodos diretos
Palavras-chave em português
Função energia
Planos de corte de carga
Subfrequência
Resumo em português
Sistemas Elétricos de Potência (SEPs) muitas vezes não são capazes de retomarem a uma nova condição de equilíbrio após grandes perdas de geração ou mesmo pela retirada de importantes linhas de transmissão. O déficit de potência causado por alguns desses distúrbios pode acarretar no declínio gradual da freqüência do sistema. Caso a reserva girante ou o próprio sistema de transmissão não sejam capazes de recompor o SEP, medidas corretivas devem ser tomadas para evitar o colapso do mesmo. Nesta condição de emergência, um montante de carga deve ser desconectado de forma a restaurar uma nova condição de equilíbrio através de um esquema emergencial conhecido como plano de corte de carga por subfrequência. Muitos trabalhos vem sendo desenvolvidos ao longo dos anos, nos quais são propostas diferentes técnicas para a determinação de planos de corte de carga. Na maioria delas utiliza-se uma modelagem equivalente e linearizada do sistema. Tais simplificações trazem grandes facilidades para a representação do sistema. Porém, para que a integridade do mesmo seja garantida, muitas vezes os planos de corte de carga envolvem montantes de carga maiores que o necessário. A metodologia apresentada neste trabalho utiliza uma representação não linear para o SEP, o que permite um estudo do comportamento dinâmico de suas unidades geradoras para que os limites de frequência sejam determinados. Assim, os planos podem ser determinados com eficiência, reduzindo o número de consumidores desprovidos de energia elétrica durante o processo de alívio de carga. Entretanto, a escolha de um modelo mais completo para a representação do sistema pode acarretar num grande esforço na análise e determinação dos esquemas de alívio de carga, quando aplicados em sistemas de grande porte. Sendo assim, é proposta neste trabalho uma metodologia capaz de auxiliar tais estudos, o que diminui os esforços tanto da parte computacional quanto da parte empregada pelo projetista. Uma abordagem energética é aplicada ao problema e, dessa forma, dada uma perda de geração é possível determinar o valor mínimo de frequência atingido pelo sistema sem que haja a necessidade de se conhecer a trajetória do ponto de operação do sistema. Portanto, é proposta uma metodologia baseada em funções energia para a determinação de planos de corte de carga e, posteriormente, são realizadas simulações em uma representação simplificada de um sistema elétrico de potência para a validação da mesma. Também é mostrado o comportamento da frequência do sistema durante uma condição de subfrequência sobre duas perspectivas. Uma delas utiliza-se de uma modelagem não linear para a representação do sistema e a outra utiliza-se do modelo linearizado para a representação deste mesmo sistema. Este trabalho tem por finalidade o estudo e modelagem matemática do problema emergencial de alívio de carga de uma forma introdutória, para que posteriormente, possa ser desenvolvida de uma ferramenta capaz de auxiliar tais estudos. O método proposto demonstrou-se muito promissor, apesar das simplificações utilizadas para a construção do modelo.
Título em inglês
Algorithm for elaboration of plans for service restoration to large scale distribution systems
Palavras-chave em inglês
Energy function
Load shedding plans
Underfrequency
Resumo em inglês
Electric power systems (EPS) are not always capable of achieving a new stable equilibrium point after a severe generation loss or even after the loss of important transmission lines. The lack of active power generation caused by some of these disturbances can lead to a gradual decay of the system frequency. If the spinning reserve or even the bulk transmission system are not capable of restoring the system, then, corrective actions should be taken to avoid a system collapse. Under this emergency condition, a portion of the load should be disconnected, as a way to restore a new stable equilibrium condition, through an emergency scheme known as under frequency load shedding (UFLS). Several works have been developed in this field throughout the years, in which different techniques are proposed to determine the load shedding schemes. The majority of these works use an equivalent linearized model of the system, which facilitates the system representation. However, in order to keep the integrity of the system, it is common to overestimate the shedding of loads. The validation of load shedding schemes that use a linear methodology is generally performed through simulations based on nonlinear models of the whole system. The methodology presented in this work uses a nonlinear representation for the EPS for developing an UFLS scheme, which permits a study of the dynamic behavior of its generators in order to find the frequency limits. ln this way, the schemes can be efficiently determined, aiming a reduction on the number of consumers affected by the load shedding scheme, and avoiding additional simulations to validate the designed scheme. An energetic approach is applied to the problem and, in this way, given a generation loss it is possible to determine the minimum frequency value achieved by the system without the need for the knowledge of the trajectory of the system's operating point. Voltage regulators and speed governors are neglected, and the loads and network equipments are represented through a constant impedance model, whereas the generators are modeled through its classical model.
 
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Leandro.pdf (1.50 Mbytes)
Data de Publicação
2011-03-03
 
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