Desempenho de um algoritmo backward-forward sweep de cálculo de fluxo de potência

Abstract

Neste trabalho investigou-se o desempenho de um algoritmo de cálculo de fluxo de potência trifásico baseado em um método de varredura chamado backward forward sweep. O estudo desenvolveu-se para sistemas de distribuição de energia elétrica radiais e/ou radiais fracamente malhados, sendo que o foco principal foi a avaliação do processo de convergência e exatidão do método de fluxo de potência. Para tal finalidade investigou-se variadas situações de redes, tais como: barras conectadas com linhas longas e linhas curtas, presença de reguladores de tensão, presença de geração distribuída, presença de linhas com representação shunt, sistemas com carregamento leve, carregamento médio e carregamento pesado, desequilíbrio de cargas entre as fases (a, b e c), influência de modelos de cargas (potência constante, admitância constante e corrente constante) etc. O método backward-forward sweep é bem conhecido e discutido na literatura, porém uma análise de desempenho com todos os detalhes de modelos existentes nas redes de distribuição não é encontrada. Encontram-se análises com modelos isolados, ou seja, considerando somente redes fracamente malhadas, ou com barras com tensão controlada, ou com modelos de transformadores etc. Muitos destes estudos apresentaram resultados apenas para redes de pequeno porte, pois na maioria dos casos o objetivo principal era validar os modelos. Neste trabalho buscou-se desenvolver um estudo completo de desempenho e confiabilidade de uma implementação do método backward-forward sweep. Assim foram utilizadas redes de distribuição reais e fictícias encontradas na literatura, com as mais variadas topologias, incluindo ramais monofásicos (MRT), diferentes níveis de carregamento, cargas desequilibradas e diversos modelos de componentes de rede.

At this work an algorithm of calculation on three-phase power flow was investigated based on a sweeping method called backward forward sweep. The study was developed for radial electric power distribution networks and/or weakly interconnected radial ones, and the main focus was the evaluation of the convergence process and accuracy of the method of power flow. For such a purpose it was investigated varied situations of networks, such as: connected bars with long lines and short lines, voltage regulators presence, distributed generation presence, lines with representation shunt, systems with light, medium and heavy loading, unbalanced of loads among the phases (a, b and c) and influence of loads models (constant power, constant current and constant admittance). The method backward-forward sweep is very known and discussed in the literature, however an analysis with all the details of existent models in the distribution networks is not found. They are analyses with isolated models, in other words, considering only networks weakly interconnected, or with bars with controlled voltage, or with models of transformers. Many of these studies presented resulted just for networks of small load, because in most of the cases the main objective was to validate the models. In this work it was looked for to develop a complete study and reliability of an implementation of the method backward-forward sweep. Like this real and fictitious distribution networks were used found in the literature, with the most varied topologies, including monophase extensions (MRT), different loading levels, unbalanced loads and several models of networks components.