Eventos de Ilhamento

Um segundo tipo de evento que pode causar problemas de convergência no Estágio 1 é o ilhamento do sistema. Isto acontece quando contingências “N-1” e/ou “N-2” isolam um componente ou um grupo de componentes do resto do sistema. Essas contingências simplesmente não podem ser descartadas, uma vez que elas indicam condições severas da rede, cuja solução geralmente envolve procedimentos de corte de carga.

Na metodologia proposta (e o respectivo programa computacional), um evento de ilhamento é detectado usando um algoritmo de configuração do sistema, que basicamente verifica a configuração topológica da rede considerando um evento de contingência específico. Quando a conexão entre dois nós/barras do sistema é interrompido (em decorrência da contingência), esta rotina tenta achar um caminho alternativo. Se caminhos alternativos não são encontrados, uma situação de ilhamento ocorreu. Esta parte do programa, i.e., a configuração da rede tem um alto custo computacional e, portanto, apenas é executado quando o fluxo de potência DC não converge (para uma determinada contingência “N-1” ou “N-2”).

Quando um evento de ilhamento é detectado, os valores reais de LS e RLS não são facilmente obtidos. Nesses casos, o Estágio 1 não converge e, portanto, a quantidade total de corte de carga deve ser substituída por outro tipo de medida. Os valores reais de RLS (para o Estágio 2) podem, na teoria, ser avaliados, mas, de modo a fazê-lo, procedimentos complexos devem ser implementados (por exemplo, executar um FPO DC para todo subsistema, reatribuir uma barra swing, etc.). A fim de evitá-los, na metodologia proposta, os valores LS e RLS são avaliados usando heurísticas simples, que dependem do tipo de ilhamento. Considerando o(s) componente(s) que está(estão) sendo isolado(s), os eventos de ilhamento podem ser classificados como:

Geração Isolada: Isto ocorre quando o cenário de contingência analisado (“N-1” e/ou “N-2”) isola uma barra de geração. Esta situação é ilustrada na Fig. 2.7.

Fig. 2.7: Ilhamento de uma barra de geração.

Quando o evento de ilhamento é devido a uma contingência “N-1”, a heurística torna-se muito simples. Neste caso, o valor LSA (ou RLSA) é igual à potência gerada total da(s) unidade(s)

geradora(s) isolada(s), i.e., LSA = RLSA = G. Quando o ilhamento ocorre devido a uma

conectando duas partes do mesmo sistema ou conectando dois subsistemas separados). Portanto, as direções dos fluxos de potência devem ser checadas. Se ambos os fluxos estão saindo da barra, então LSA-B = RLSA-B = G; caso contrário, LSA-B = RLSA-B = max (|fA|,|fB|),

onde fA e fB são, respectivamente, os fluxos nas linhas/transformadores “A” e “B” antes do

evento de contingência.

Carga Isolada: Isto acontece quando o cenário de contingência analisado (“N-1” e/ou “N-2”) isola uma barra de carga. A Fig. 2.8 ilustra esta condição. Note que este caso é semelhante ao anterior. Quando o evento de ilhamento ocorre devido a uma contingência “N-1”, o valor LSA

(ou RLSA) é igual ao corte de carga total, i.e., LSA = RLSA = L. Quando o ilhamento é devido a

uma contingência “N-2”, as direções dos fluxos devem ser checadas (como no caso de geração isolada). Portanto, se ambos os fluxos estão entrando na barra, então LSA-B = RLSA-B

= L; caso contrário, LSA-B = RLSA-B = max (|fA|,|fB|).

Fig. 2.8: Ilhamento de uma barra de carga.

Geração e Carga Isolada: Este evento ocorre quando o cenário de contingência analisado (“N- 1” e/ou “N-2”) isola uma barra contendo geração e carga. Esta condição está ilustrada na Fig. 2.9.

Fig. 2.9: Ilhamento de uma barra contendo geração e carga.

Este evento é uma combinação dos dois casos anteriores. Quando uma contingência “N-1” é responsável pelo ilhamento, o valor LSA (ou RLSA) é igual ao valor absoluto da diferença

entre a potência total de geração e carga, i.e., LSA = RLSA = |G – L|. Quando uma

contingência “N-2” é a causa do ilhamento, as direções dos fluxos de potência devem ser checadas novamente. Se ambos os fluxos estão na mesma direção (i.e., ambos saindo ou entrando na barra), então LSA-B = RLSA-B = |G – L|; caso contrário, LSA-B = RLSA-B = max (|fA| ,

|fB|).

Barra Isolada: Esta situação pode ocorrer apenas em contingências “N-2” e é ilustrada na Fig. 2.10. Note que este evento pode isolar duas partes do mesmo sistema ou mesmo criar dois subsistemas separados.

Fig. 2.10: Ilhamento de uma barra.

Em ambos os casos, o valor LSA-B (ou RLSA-B) é igual ao fluxo de potência total na

linha/transformador “A” (ou “B”) antes da ocorrência do evento de contingência, i.e., LSA-B =

RLSA-B =| fA |=| fB |. É importante observar que, quando perdas no sistema são consideradas,

os fluxos fA e fB serão ligeiramente diferentes. Nesses casos, LSA-B = RLSA-B = max (|fA| , |fB|).

Subsistema Isolado: Isto ocorre quando o cenário de contingência analisado (“N-1” e/ou “N- 2”) divide o sistema em dois subsistemas, ambas com duas ou mais barras e, possivelmente, com geração e carga. Este caso é ilustrado na Fig. 2.11.

Fig. 2.11: Ilhamento de um subsistema.

Subsistema 2 Subsistema 2 Subsistema 1

Sob este cenário, os valores LSA e RLSA (ou LSA-B e RLSA-B) são iguais à potência total de

intercâmbio entre os subsistemas antes do evento de contingência. Em outras palavras, LSA =

RLSA =| fA | e LSA-B = RLSA-B =| fA + fB |, onde fA e fB são os fluxos de potência antes da

contingência nas linhas/transformadores “A” e “B”, respectivamente.

Outros Tipos de Eventos de Ilhamento: Dois casos especiais de ilhamento no sistema podem ocorrer quando se está analisando contingências “N-2”. Esses casos estão ilustrados nas figuras 2.12 e 2.13, onde “S1” e “S2” representam uma das seguintes opções: (i) uma barra de geração isolada; (ii) uma barra de carga isolada; (iii) uma barra com geração e carga isolada; ou (iv) um subsistema isolado.

Fig. 2.12: Ilhamento de S1.

Fig. 2.13: Ilhamento de S1 e S2.

No primeiro caso, note que a subestação analisada (cujo índice SPI está sendo avaliado no momento) não faz parte de “S1”. Nesses casos, os valores LSA-B e RLSA-B são avaliados do

seguinte modo: se ambos os fluxos estão na mesma direção (i.e., ambos saindo ou entrado na barra), LSA-B = RLSA-B =| fA + fB |; caso contrário, LSA-B = RLSA-B = max (|fA| , |fB|). Um

segundo caso pode ser classificado como uma combinação de duas situações de ilhamento descritas anteriormente. Nesses casos, é considerado que LSA-B = RLSA-B = HS1 + HS2, onde

HS1 e HS2 representam as heurísticas correspondentes que caracterizam o isolamento de “S1” e

“S2”, respectivamente.