Modelação de redes de distribuição de energia elétrica com carregamento não linear, incluindo elementos de regulação e compensação

Abstract

In the last three decades the growth of the usage of equipments considered no linear loads in industrial processes, trade and residences has been significantly altered the conditions of charging/loading the electrical networks. In Brazil, these phenomena have been highlighted in the last decade, mainly in the south and southeast electrical networks, and this fact has been provoking significantly distortions in the waveforms and voltage along the electrical distribution feeders. On the other hand, the distribution companies have been facing costumers, users of their networks, even more demanding; therefore, those companies have been finding several challenges regarding the quality of voltage supply within the international standards. Having this context, and due to the necessity to reach satisfactory costumers' help, it is fundamentally important the load modelling to be fed and the suitable computational tools to simulate the harmonic flow produced by it, in accordance with all the important network charging, as their regulation elements and harmonic/reactive compensation. Considering the traditional computational tools of power flow analysis show results that once compared with the results measured in field show even more significant differences, those results imply in greater difficulties to the systems' operation adjustments. This paper proposes the development of a computational tool which may model the non linear supply networks, to analyse the harmonic flow and the consequent interactions with the network devices. The model of non linear loads are got through the direct mediations in the several Pontos de Acoplamento de Cargas (Point of Load Coupling) (PLC), through their Norton models, of which all the main distribution system devices are represented and modelled (substations, lines, switches, transformers, step voltage regulators, capacitors banks, and resonant filters), taking into consideration the real represented global ...

Nas últimas três décadas o crescimento da utilização de equipamentos considerados cargas não lineares em processos industriais, no comércio e em residências, têm alterado significativamente as condições de carregamento das redes de distribuição de energia elétrica. No Brasil, estes fenômenos acentuaram-se nesta última década, e têm provocado distorções significativas nas formas de onda das correntes e tensões ao longo dos alimentadores. Por outro lado, as distribuidoras estão deparando-se com clientes, acessantes, cada vez mais exigentes e encontrando diversos desafios no que diz respeito ao fornecimento de tensão com qualidade e dentro de padrões internacionalmente normatizados. Neste contexto, devido à necessidade de se alcançar um atendimento não apenas satisfatório, mas também alcançar um atendimento de qualidade, torna-se de fundamental importância a modelação da carga a ser alimentada e ferramentas computacionais adequadas para simular o fluxo harmônico produzido por ela, em conjunto com todos os demais carregamentos de importância da rede, assim como, seus elementos de regulação e compensação harmônica/reativa. Considerando que as ferramentas computacionais tradicionais de análise de fluxo de potência fornecem resultados que, quando comparados com os resultados medidos em campo apresentam cada vez mais diferenças significativas, que implicam em grandes dificuldades para o ajuste da operação dos sistemas, neste trabalho é proposto o desenvolvimento de uma ferramenta computacional que possa modelar o carregamento não linear das redes, analisar seu fluxo harmônico e consequentes interações com os dispositivos de rede. Os modelos de cargas não lineares são obtidos através de medições diretas nos diversos Pontos de Acoplamento Comum (PAC) de interesse, através de seus modelos de Norton, sendo que todos os principais dispositivos do sistema são representados e modelados (subestação,...