Identificação Automática de Áreas e Subáreas de Controle

Um dos pilares de um Controle Secundário de Tensão é a correta identificação das barras de referência de tensão das áreas de controle e, consequentemente, dos elementos mais susceptíveis a efetuar as ações de controle na respectiva área. O mesmo ocorre com o CST-

Fuzzy, porém, conforme discutido previamente, a nova perspectiva dos sistemas de potência

frente à entrada e saída de operação das fontes intermitentes de energia, a concepção das áreas de controle do CST passa a ser um ponto de reformulação.

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A subdivisão do sistema em subáreas permite que, simultaneamente, o controle de tensão e potência reativa ocorra de forma mais localizada, criando a possibilidade de manutenção da tensão em diversos pontos do sistema. Porém, esta abordagem de forma isolada não contorna o problema de modificação na composição das áreas e alteração das barras de referência em função da alteração das características da rede.

Portanto, faz-se necessário a criação de ferramentas que permitam a identificação automática da composição das áreas e subáreas do sistema de potência, sem a dependência de estudos dedicados para cada sistema. A partir destas informações, o CST-Fuzzy pode ser realimentado com as barras de referências e elementos de controle de cada subárea, considerando-se as modificações nos fluxos enfrentadas pelo sistema.

Conforme apresentado no Capítulo 4, a análise modal permite a identificação das áreas de subáreas do sistema sob o ponto de vista de tensão. Para tanto, faz-se necessário a construção da Jacobiana estendida do sistema de potência, da qual é extraído os mode-shapes associados aos menores autovalores e, portanto, dominantes. Além disso, permite também a determinação dos Fatores de Participação de cada barra nos autovalores dominantes.

Particularmente com respeito as Áreas de Controle de Tensão, após o cálculo dos mode-

shapes e fatores de participação, o algoritmo de identificação das áreas inicia através da seleção

do modo associado ao menor autovalor.

Conforme visto na metodologia de análise modal, os elementos que formam o autovetor à direita, ou mode-shapes, são puramente reais. Disto, para um dado autovetor associado à um autovalor dominante, os elementos deste podem ser separados em dois grupos de elementos positivos e negativos, sendo cada grupo responsável pela formação de uma área. As áreas são formadas a partir da verificação da magnitude dos Fatores de Participação dos elementos associados à área, de modo que estes sejam maiores que uma dada tolerância.

Após a análise dos dois grupos de elementos, o processo é repetido até que todos os autovalores considerados sejam analisados ou que todos os barramentos sejam atribuídos à uma Área de Controle. Em função da redução da influência no comportamento do sistema à medida que se observa autovalores com módulos maiores, optou-se pela análise dos 4 menores autovalores do sistema.

O algoritmo por trás da ferramenta de identificação de Áreas de Controle é apresentado em forma de fluxograma através da Figura 5.2.

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A identificação das Áreas de Controle do sistema, aliada à informação dos mode-shapes, fornecem a base de dados inicial para a ferramenta de identificação das Subáreas do sistema. Para cada Área do sistema, o algoritmo define uma tolerância máxima para a aglomeração das barras em subáreas. Esta tolerância é baseada na máxima diferença entre os módulos consecutivos dos elementos que compõe a área, ressaltando-se que o mode-shape é organizado em função do módulo de seus elementos.

Para uma Subárea “i”, calcula-se se a diferença entre o elemento “n” e “n+1” da área analisada e verifica-se se esta é menor que a tolerância. Caso a diferença seja menor, o barramento “n” é atribuído à Subárea “i” e o processo continua até que todos os elementos da Área sejam verificados e todas as Áreas sejam subdivididas. Quanto a diferença for maior que a tolerância, a Subárea “i” passa por uma etapa de verificação, com o intuito de analisar a composição da mesma, garantindo-se a presença de barramentos de carga e geração, i.e., de referência e controle. Caso a verificação seja positiva, a Subárea “i” é salva e inicia-se o processo de identificação da Subárea “i+1”. Isto se segue até que todas as áreas e barramentos sejam avaliados.

Assim como feito para a identificação de áreas, o algoritmo por trás da ferramenta de identificação de Subáreas de Controle de Tensão é apresentado em forma de fluxograma através da Figura 5.3.

Sendo assim, a partir dos algoritmos discutidos aqui, cria-se uma metodologia de análise e identificação automática de subáreas e, consequentemente, de barramentos de referência e controle de cada subárea, os quais são variáveis essenciais para o CST-Fuzzy.

Em um ambiente computacional, com possibilidade de acesso à diferentes variáveis, a determinação da matriz Jacobiana Estendida pode ser facilmente alcançada. No entanto, para aplicação em sistemas reais, isto exigiria um esforço adicional, uma vez que a construção da Jacobiana dependeria da presença de elementos tais como: malha de aquisição de dados, base de dados da composição do sistema e de um processo de estimação de estados. Ainda assim, a disponibilidade de acesso de tais informações, ainda que de forma off-line, permite a aplicação normalmente da filosofia de identificação de áreas e subáreas.

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