4 Método Proposto para Localização da Fonte Consumidora de Potências
4.1 Aspectos do Sistema de Localização 109
O sistema de localização da fonte consumidora de potências harmônicas foi desenvolvido com o intuito de localizar uma fonte causadora de distorções harmônicas, tendo-se como base somente duas medidas (histórica e atual), as quais foram realizadas pelos medidores da subestação e, também, por medidores alocados no final do alimentador (no sistema de 20 barras) ou em alguma ramificação da rede (no sistema de 90 barras). Cabe comentar que este método, apesar de ser compacto, possui um alto esforço computacional, pois depende da simulação de uma diversidade de casos para que a fonte seja localizada. O mecanismo de funcionamento do localizador é ilustrado por intermédio da Figura 4.1, a qual será explanada em maior nível de detalhamento.
Mediante a análise da Figura 4.1 nota-se que os dados gerados em cada um dos estudos de caso são armazenados em bases de dados, onde tais dados são fornecidos como entrada para o sistema de localização. Desta forma, após carregados os dados históricos e os dados que representam o estado atual do sistema, calcula-se a TDF sobre estes sinais/dados. Posteriormente, os resultados obtidos pela aplicação da TDF (fundamental e harmônicas) são utilizados para calcular os resíduos entre as medidas históricas e atuais (nesta etapa são consideradas somente as correntes), isto é, realiza-se uma operação de subtração
Figura 4.1 – Mecanismo de funcionamento do localizador de fonte consumidora de potências harmônicas.
entre as medidas atuais e históricas, tendo-se aqui o intuito de se retirar da análise as possíveis cargas não lineares que já estiverem presentes na rede quando da obtenção dos dados históricos.
Calculados os resíduos, é possível dizer que um novo conjunto de dados é obtido (dados residuais), sendo que este conjunto de dados conta agora com os resíduos das tensões e correntes dos medidores da subestação e também daqueles medidores do final do alimentador (sistema de 20 barras) ou de ramificação (sistema de 90 barras).
Analisando-se os resíduos das tensões da subestação, faz-se uma verificação sobre qual é a harmônica com maior amplitude e, desta forma, a ordem desta harmônica de maior amplitude é conhecida. Na sequência, são selecionadas as correntes harmônicas residuais referentes à ordem harmônica previamente obtida.
Tendo em mãos as correntes residuais para a ordem harmônica obtida, calcula-se então a média das três fases para estas correntes harmônicas residuais. Por fim, são obtidos os dados que servem como referência para o método de localização, onde se calcula a razão entre as médias das correntes residuais.
A partir deste estágio, o algoritmo inicializa um laço de repetição (loop) até que cada barra do sistema tenha sido testada. Dentro deste laço, uma grande quantidade de simulações é gerada (Figura 4.2). Estas simulações são geradas com base numa tabela de amplitudes que pode ser mais bem compreendida por meio da Figura 4.2.
Cada uma das 15 amplitudes geradas configuram uma simulação; no entanto, esta quantidade de amplitudes é variável e quanto mais amplitudes forem geradas, maior será também a precisão do sistema de localização. Adotou-se a quantidade de 15 amplitudes devido ao custo computacional para gerar esta quantidade de simulações e também pelo fato deste número possibilitar uma boa resposta do método de localização. Nesta etapa do algoritmo, é importante compreender que para cada simulação, aloca-se uma fonte de corrente com amplitude proveniente da tabela previamente comentada e com frequência correspondente à ordem harmônica obtida antes da inicialização do laço de repetição. É importante comentar que esta amplitude pode representar em alguns casos uma aproximação grosseira à amplitude da corrente harmônica da carga (somente a corrente da ordem harmônica previamente selecionada), pois, a mesma não é conhecida.
Para que cada um dos 15 casos sejam gerados, um arquivo que representa a configuração base do sistema (rede conforme conhecida sem distorções harmônicas, isto é, somente com as cargas RL e bancos de capacitores) é editado para que cada uma das simulações possa ser executada, como mostrado na Figura 4.2.
Desta forma, conforme a Figura 4.1, uma nova base de dados contendo somente os dados simulados é obtida e armazenada. Assim, as medidas de M1Sim (medidas da subestação) e M2Sim (medidas do final do alimentador ou de ramificação) que representam os dados simulados são carregadas, onde as mesmas são direcionadas ao cálculo da TDF a fim de que as componentes fundamentais e harmônicas das medidas de tensão e corrente sejam obtidas.
Calcula-se então a média das correntes harmônicas para as três fases (somente para a ordem harmônica obtida no início do algoritmo de localização). Na sequência, é calculada a razão entre as médias das correntes harmônicas obtidas para as medidas da subestação e para aquelas medidas do final do alimentador ou da ramificação. Obtidas estas razões para cada uma das 15 simulações geradas, verifica-se então qual delas apresenta o menor erro absoluto quando comparadas à razão calculada para as medidas atuais e históricas da rede (razão de referência). Assim, a simulação que apresentar o menor erro é eleita como uma possível solução para a localização da fonte consumidora de potências harmônicas. Entretanto, para cada barra do sistema, deve-se então eleger uma possível solução, isto é, a solução que apresentou o menor erro.
Finalizado o laço de repetição e obtidos os menores erros para cada uma das barras que compõem a rede, gera-se uma lista das barras com seus respectivos
erros. Assim, a barra com menor erro é tida como provável posição da fonte consumidora de potências harmônicas.