Agrupamento de Áreas de Baixa Representatividade Proposto

O conceito de agrupamento de áreas de baixa representatividade, que está sendo proposto nesta dissertação, tem a finalidade de aproximar o conhecimento empírico adquirido na operação de um sistema, conforme a necessidade apontada no artigo [7] e na tese [18], para a aplicação dos métodos de classificação tipológica descritos anteriormente, de uma metodologia mais determinística quando se trata dos estudos de agrupamento de áreas de controle de tensão.

Como explicado anteriormente, nem sempre as áreas de controle determinadas pelo método da classificação hierárquica ascendente são ótimas, principalmente quando a função principal a ser buscada é a redução de números de áreas de controle. Algumas vezes, como resultado do método CHA, são apresentadas áreas que possuem uma quantidade pequena de barras ou poucos recursos de controle de tensão, devido ao seu relativo isolamento ou conexão relativamente fraca ao sistema principal, tornando as barras pertencentes a estas áreas pouco sensíveis a variações externas à sua área. Isso pode ser verificado através da matriz sensibilidade VQ, base para o cálculo da distância elétrica.

A proposta desta dissertação é unir estas áreas a outras mais próximas. Para tal, as áreas de controle foram classificadas em dois tipos, com critérios definidos para determinar se as áreas são elegíveis a ser absorvidas por outras:

• Tipo I - Áreas que possuem poucos recursos de controle de tensão, comparados ao tamanho do sistema. Entre estas áreas estão aquelas que não possuem barras PV, ou cujas barras PQ não possuam equipamentos que sejam fontes de potência reativa discretas, ou cuja quantidade de

controle concentrado em poucas barras.

• Tipo II – Áreas com número significativo de barras e autossuficientes em recursos de controle de tensão.

As áreas do Tipo I são fortes proponentes a fusão com as demais áreas do sistema, independentemente do tipo, por não possuir recursos próprios para controle de tensão de forma satisfatória, dependendo da importação de potência reativa, ou quando possuir poucas fontes de potência reativa, em caso de falha de um dos recursos, também se torna dependente de fontes externas. Levando em consideração a possível aplicação da separação do sistema para implantação de um CST, como proposto em [7] e em [3], uma área que depende diretamente de recursos externos para manter a sua tensão em níveis desejados interfere e influencia diretamente os loops de controle de tensão de outras áreas, tornando-se uma área inadequada para o CST.

Um exemplo de análise de quantidade de áreas pode ser encontrado em [3]. De forma semelhante, se for considerar a elaboração de um mercado de serviço ancilar para controle de tensão em uma área, se faz importante que o mercado seja competitivo, o que é difícil em uma área com poucos geradores de potência reativa ou pouco representativo em relação ao sistema. Uma abordagem de fusão dessas áreas pode ser encontrada em [4].

As áreas do tipo II são as áreas que são suficientemente representativas, com recursos e demanda, de forma a manter a controlabilidade da tensão em sua região. As áreas do Tipo I podem, eventualmente, se unir a áreas deste tipo, ou podem se unir entre si, de modo a criar uma área tipo II.

O algoritmo proposto se inicia com a identificação dos tipos de áreas encontradas após a classificação por espalhamento dinâmico. Uma tabela com os seguintes dados para cada área é montada: número da área, número de barras, número de barras PV, valores de potência reativa máxima, gerada e de carga.

As áreas de Tipo I, para efeito desta dissertação, serão as áreas que possuem uma fração pequena do total de barras do sistema ou áreas que possuem uma pequena fração dos recursos de controle de tensão do sistema. Este valor é arbitrário, podendo ser alterado caso se faça necessário durante a análise do sistema. As demais áreas serão as áreas do Tipo II.

A segunda etapa do algoritmo tem a finalidade de identificar, entre das áreas do Tipo I, quais serão unidas a quais outras áreas. Para tal, é feita a comparação entre as distâncias dos centros das áreas, ou das barras piloto. A área do Tipo I será unida a área cujo centro da área estiver mais próximo ao seu centro de área. Este critério de união de áreas reforça a necessidade do cálculo do ponto mais central de uma área ser feito pelo seu baricentro. Desta forma, as áreas se unem conforme as maiores densidades de barras, ou os pontos mais representativos das respectivas áreas.

A terceira parte do algoritmo é a junção efetiva das áreas e a identificação do novo ponto central, barra piloto, da área unida para a efetiva monitoração da tensão da área. O método usado para definição da nova barra piloto é o mesmo utilizado na classificação por espalhamento dinâmico, ou seja, o baricentro da nova área.

O algoritmo proposto não foi elaborado através de um processo completamente automático devido a necessidade de verificação constante dos critérios de seleção das barras do Tipo I para os diversos casos estudados. A primeira etapa e a terceira etapa não são feitas no programa codificado em MATLAB©_{, mas feitas através da análise da tabela} apresentada e a junção dos barramentos das áreas no arquivo em formato texto, respectivamente. As etapas do algoritmo proposto estão apresentadas no fluxograma abaixo:

Mesmo com a fusão das áreas de Tipo I com outras áreas do sistema, é interessante manter registro destas áreas fundidas, como áreas de controle de tensão locais, assim como de suas barras piloto, caso seja necessário estudar o comportamento de uma região, ou adensamento, dentro de uma área de controle estabelecida.

A junção de todos os algoritmos proposto pode ser representado no fluxograma abaixo:

Figura 4-3 – Fluxograma com etapas do algoritmo proposto

Tendo como objetivo validar a metodologia proposta para a seleção das áreas de controle de tensão e as barras piloto para um sistema qualquer, dois sistemas testes serão utilizados:

• IEEE 14 Barras • IEEE 118 Barras

Para avaliar a coerência dos resultados obtidos, estes casos teste serão comparados com outros estudos apresentados na literatura.