6.1 Conclusões
Uma análise dos aspectos técnicos e econômicos da aplicação dos Controladores FACTS na operação dos sistemas de energia elétrica em regime permanente é apresentada neste trabalho. Os Controladores FACTS considerados nesta pesquisa são: SVC, TCSC, STATCOM, SSSC, UPFC e HVDC.
Para avaliar os aspectos técnicos na operação em regime permanente dos FACTS foi implementado um programa computacional de fluxo de potência baseado no método Newton–Raphson.
Um modelo com ângulo de disparo para os Controladores FACTS, tais como o SVC e TCSC, permite representar melhor o comportamento real do equipamento em comparação ao modelo de susceptância variável e/ou reatância variável.
A implementação do SVC e TCSC modelados com ângulo de disparo tem uma convergência rápida, isto, não existindo pontos de ressonâncias entre o ponto inicial de operação e a solução. Um modelo com susceptância e/ou reatância variável tem uma convergência lenta, mas a resposta final é a mesma do que a do modelo de ângulo de disparo.
O STATCOM e SSSC pela utilização de conversores de tensão podem fornecer ou consumir potência reativa. O STATCOM e SSSC com fonte armazenadora de energia têm a possibilidade injetar ou consumir, independentemente, potência ativa e reativa. O STATCOM, assim como o SVC, pode ter um controle de tensão local e remota. O SSSC pode controlar o fluxo de potência ativa ou reativa ou a tensão em uma das barras à qual ele esteja conectado.
A semelhança no controle (potência ativa, reativa e tensão) do UPFC e o HVDC é grande, isto ocorre porque ambos utilizam fontes conversoras de tensão em suas modelagens. A diferença é que o HVDC necessita que um de seus terminais de conexão tenha tensão fixa (conexão do conversor inversor), e o UPFC pode controlar ou não a tensão da barra de conexão shunt.
Modelos mais detalhados como os HVDC tipo padrão e HVDC com capacitores de comutação de conversores, são mais complexas, este ultimo produz equações internas não lineares para o cálculo do ângulo de sobreposição.
Para os testes foram utilizados versões modificadas dos sistemas IEEE-30 e IEEE-118 com a inclusão de FACTS. Uma configuração do sistema interligado nacional brasileiro modelado com 2256 barras foi utilizada para os testes com sistemas de potência reais.
Os resultados das simulações com os sistemas testes mostram as vantagens técnicas dos controladores FACTS no sistema de energia elétrica, podendo ver a flexibilidade na operação do sistema com vantagens tais como: um melhor controle de tensão nas barras locais e remotas, aumento da transferência de potência ativa e reativa nas linhas, e até ter uma inversão dos fluxos de potência ativa e reativa.
Para realizar uma avaliação econômica da aplicação dos Controladores FACTS nos sistemas de energia elétrica foi implementado um programa de despacho econômico, modelado como um problema de fluxo de potência ótimo, e resolvido utilizando algoritmos genéticos. Nos resultados é observado um ganho econômico pela utilização dos FACTS dentro do sistema no despacho econômico.
A utilização dos Controladores FACTS nos sistemas testes, fez que eles funcionem de forma segura, confiável e com uma redução do custo de operação, mantendo as restrições de operação impostas, e fixando tanto tensões em barras quanto os fluxos de potência nas linhas.
Assim também no despacho econômico observou-se um controle eficiente da tensão pelo SVC e um controle eficiente do fluxo de potência ativa na linha de transmissão pelo TCSC. A possibilidade de ter um despacho mais econômico para sistemas interligados entre diferentes países é grande, já que levam em conta um fluxo de potência fixa e/ou uma tensão fixa.
Os aspectos econômicos dos Controladores FACTS, especificamente o SVC e TCSC, foram considerados através de um programa de FPO baseado no método de pontos interiores, aplicado com sucesso aos sistemas de teste IEEE-30 e IEEE-118, e uma configuração de 2256 barras do sistema interligado brasileiro. Os resultados das simulações indicam a flexibilidade na operação do sistema devido à inclusão dos FACTS. Por outro lado verificou-se uma diminuição nas perdas de potência ativa no sistema de transmissão o qual leva a uma redução de custo e que pode ser facilmente quantificado.
O fluxo de potência ótimo baseado em algoritmos genéticos proposto foi aplicado com sucesso aos sistemas IEEE-30 e IEEE-118. Já para sistemas de grande porte como o sistema brasileiro de 2256 barras o FPO com algoritmos genéticos não foi capaz de encontrar a convergência e pode ser necessário aprimorar o modelo e melhorar os intervalos dos limites de operação e as restrições.
Os resultados obtidos pelo programa desenvolvido, fluxo de potência com FACTS, foram validados com o programa comercial da CEPEL, o ANAREDE (análise de redes).
6.2 Trabalhos Futuros
Diversos trabalhos futuros podem ser definidos a partir dos resultados obtidos na pesquisa. Assim, temos as seguintes propostas:
• Aprofundar o estudo dos Controladores FACTS na operação dos sistemas de energia elétrica em regime permanente, desenvolvendo modelos mais ou menos detalhados segundo a análise a ser feita.
• Aprofundar o estudo dos efeitos dos Controladores FACTS convencionais e atuais, as de segunda geração, quando aplicados a sistemas reais de grande porte.
• Modelar e analisar os efeitos dos Controladores FACTS na operação dos sistemas de energia elétrica em regime dinâmico e comparar os resultados com o programa comercial da CEPEL o ANATEM (análise de transitórios eletromagnéticos).
• Considerar os modelos matemáticos apresentados dos Controladores FACTS no método de pontos interiores para resolver o problema de fluxo de potência ótimo para sistemas de grande porte.
• Resolver o problema de planejamento do sistema de transmissão considerando os Controladores FACTS e repartir o custo do planejamento entre os agentes do sistema.