Cargas

As cargas são inicialmente especificadas pela potência complexa consumida. Elas podem ser especificadas também pelos pares de (potência aparente, fator de potência), (potência ativa, fator de potência) ou pela (potência ativa, potência reativa). As cargas trifásicas podem estar conectadas de duas formas: estrela ou delta. Nos casos monofásicos, a carga pode estar

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conectada entre linhas (conexão linha-linha) ou entre uma das linhas e a terra (conexão linha- terra). Para retratar o comportamento de diversos equipamentos alimentados pelo SDPEE, diferentes modelos ainda podem ser utilizados, tais como o da potência constante (P), o da corrente constante (I) e o da admitância constante (Z) (KERSTING e MENDIVE, 1976).

4.3.2.1 Cargas Concentradas ou Pontuais

As cargas podem ser modeladas simplesmente como drenos constantes de corrente ou potência cujo valor nominal pode ser dado pelo valor de pico da curva que caracteriza o seu comportamento. Entretanto, a consideração da variação da carga ao longo de um intervalo de tempo é mais realística para se determinar o carregamento de um alimentador em um dado instante _{da operação. O alimentador atende usualmente diferentes tipos de consumidores} primários (e indiretamente secundários) que são categorizados em classes de acordo com a natureza (comercial, industrial, etc) e nível de demanda de potência (LOPEZ et al., 2004). Cada uma dessas classes é representada por uma curva obtida por método estatístico aplicado ao conjunto de dados coletados, por exemplo, em campanhas de medição feitas pela concessionária de energia, caracterizada principalmente pelo valor de pico e pela faixa de variação da demanda.

As cargas concentradas retratam um consumo de potência em uma das barras do sistema e se associam a uma dada demanda de corrente criada por um único componente com localização bem definida.

No modelo de potência constante (P), as tensões das fases mudam a cada iteração mas a potência aparente permanece constante. Este modelo admite que as cargas sejam especificadas em termos de potência ativa e potência reativa. Se a carga é modelada como uma potência constante, a corrente injetada por ela também dependerá do valor da tensão na barra correspondente. Portanto, as correntes nas linhas para as cargas trifásicas ou monofásicas modeladas dessa forma são dadas por:

| |

| _| | | (4.14)

em que _{representa uma das fases a, b ou c. A variável} corresponde à potência aparente presente na fase _, equivale à tensão entre a fase _{e o condutor neutro (tensão de} fase). Os ângulos _{e são, respectivamente, os ângulos de fase e do fator de potência. No} modelo de impedância (Z) constante ou admitância constante (Y), a carga é caracterizada pela sua admitância ou impedância de valor fixo. A tensão de barra altera seu valor a cada iteração e, consequentemente, a corrente demandada pela barra ao qual está conectada a carga é função dessa tensão. A impedância é previamente calculada a partir da potência complexa inicialmente especificada. Portanto, neste modelo a potência complexa e a tensão de fase relacionam-se do seguinte modo:

| |

| _|

| | | | (4.15)

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_{| |}

| | | | (4.16)

Já no modelo de corrente constante (I), a corrente solicitada pela carga é calculada, antes do processo iterativo, admitindo-se uma tensão nominal presente na barra. As magnitudes das correntes nominais são calculadas pela Equação (4.14). A partir daí, as magnitudes são mantidas constantes, mas os ângulos mudam com a alteração do ângulo da tensão. Desse modo, o fator de potência da carga mantém-se constante:

| | (4.17)

Naturalmente, os três tipos de carga mostrados podem compor uma carga com comportamento híbrido. A corrente nesta carga é obtida pela combinação dos três modelos:

(4.18)

em que _{, , [ ] e .}

Uma revisão detalhada dos modelos de carga adotados em simulações foi apresentada por (IEEE TASK FORCE ON LOAD REPRESENTATION FOR DYNAMIC PERFORMANCE, 1995). Apesar do modelo ZIP (impedância, corrente e potência constantes) ser simplificado para representar os comportamentos não-lineares existentes na faixa de operação considerada, ele foi empregado neste trabalho.

Em um sistema trifásico, cargas podem ser monofásicas, bifásicas ou trifásicas, balanceadas ou desbalanceadas, dependendo da forma como são interconectadas e de seus valores individuais. Para o propósito do trabalho, é suficiente modelar toda e qualquer carga como a combinação linear entre uma carga de impedância constante, uma carga de potência constante e uma carga de corrente constante. As cargas devem ser então especificadas pelo valor nominal fixo correspondente ao tipo definido.

4.3.2.2 Cargas Distribuídas

O modelo de cargas distribuídas, apesar de ser pouco aplicável, foi implementado para fins de validação do método de fluxo de potência em sistemas conceituais como os alimentadores de teste do IEEE (IEEE DISTRIBUTION PLANNING WORKING GROUP REPORT, 1991). Quando existe uniformidade na distribuição de um tipo de componente de rede como, por exemplo, cargas ou transformadores, o procedimento de cálculo deve considerar a definição de tensões e correntes diferenciais, além de uma distância incremental, o que evita a modelagem individualizada para _{elementos no trecho do SDEE em que se verifica tal uniformidade. Para} fins de caracterização de determinados casos reais, cargas diferenciais são especificadas por pa et os si ila es de sidade li ea . Nestes asos, as a gas s o ad itidas como sendo do tipo corrente constante ou potência constante. A Figura 4.4 mostra uma representação possível para uma carga distribuída, especificada pelas potências real ( ) e reativa ( ) demandadas, no trecho e-r. Admite-se que a linha tenha um comprimento total _{, seja} segmentada em _{trechos com demandas de corrente supridas por uma corrente total} . A barra receptora ainda tem uma carga concentrada que drena uma corrente . Portanto, as quedas intermediárias de tensão _{são dadas por (MWAKABUTA e SEKAR, 2007):}

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em que _{, e} . Uma impedância série equivalente à carga total distribuída pode ser definida pela relação entre a tensão na barra emissora e as potências real e reativa nominais da carga:

Reunindo os termos comuns, tem-se:

[ ]

[ ]

[ _]

[ _{( )} ]

Desse modo, a diferença de tensão no trecho e-r que apresenta uma carga distribuída pode ser obtida pela expressão:

[ ] (4.19)

Figura 4.4 – Representação do trecho de linha que contém carga distribuída.