LIMITE DE PERDAS 1 Metodologia

Partindo do princípio que durante o processo de transferência de geração entre a REXP e a RIMP, em uma determinada direção, existem diversos pontos de operação que são representados nos nomogramas da RSE pela geração de potência ativa dos três grupos de geração da RSE, pode-se afirmar que cada um desses pontos é definido pela Equação

84 (4.1).

P O(PG1, PG2, PG3) (4.1)

onde PO representa um ponto de operação com um determinado perfil de geração em uma RSE; e PG1, PG2 e PG3 são as gerações de potência ativa dos grupos G1, G2 e G3.

A proposta do limite de perdas é que as perdas do sistema sejam calculadas após a solução dos diversos fluxos de potência durante o processo de transferência de geração e que esses valores de perdas sejam comparados com um limite percentual em relação à geração total do sistema. Dessa forma, a monitoração de perdas é realizada ao se verificar qual ponto de operação de cada direção de transferência de geração, de acordo com a Equação (4.1), viola o limite percentual de perdas. Visando à eficiência computacional, o cálculo das perdas deve acontecer até que o limite de perdas seja identificado. É importante destacar que o procedimento de redução do passo de transferência de geração apresentado na Subseção 3.2.3.1 também é aplicável ao limite de perdas, a fim de garantir uma maior precisão nos resultados.

O limite percentual de perdas, pré-definido pelo usuário, deve ser escolhido de acordo com os objetivos do estudo, uma vez que percentuais de perdas aceitáveis se alteram de sistema para sistema e variam de acordo com suas condições de operação. É interessante verificar que, durante a escolha do limite percentual, seja verificado qual é o valor de perdas percentuais no POA, através da solução de um caso de fluxo de potência, e, dessa forma, definir um valor adequado. Destaca-se que, conforme o perfil de geração do sistema é modificado, podem existir pontos de operação que tenham valores de perdas menores do que o POA; contudo, a escolha de um limite percentual de perdas menor do que o valor do POA inviabiliza a identificação do limite de perdas na RSE, uma vez que o próprio caso base do POA já estaria violado.

Vale salientar que a monitoração de perdas é realizada apenas para o caso base. Ou seja, durante as análises de contingências, as perdas do sistema não são calculadas e monitoradas. Essa escolha foi feita devido à inclusão do mapa de calor que, é apresentado na Seção 4.3, e o fato de que em situações emergenciais, que é o caso das contingências, a minimização de perdas não é uma prioridade.

4.2.2 Cálculo de perdas percentuais

Segundo Monticelli(1983), as perdas em um circuito “i” (Ploss,i) de um sistema genérico, que interliga as barras “k” e “m”, são calculadas a partir da soma dos fluxos de potência ativa no sentido “km” e no sentido “mk”, conforme a Figura 16 e a Equação (4.2).

Figura 16 – Fluxos de potência ativa em um circuito genérico “i”.

Pkm Pmk

k m

Fonte: Elaborado pelo autor (2020).

Ploss,i= Pkm+ Pmk (4.2)

O fluxo de potência no sentido “km” pode ser calculado, genericamente, pela Equação (4.3), conforme apresentado por Monticelli (1983).

Pkm = (akmVk)2−(akmVk)Vmgkmcos(θkm+ φkm) − (akmVk)Vmbkmsen(θkm+ φkm) (4.3) onde Vk e Vm são, respectivamente, os módulos das tensões das barras “k” e “m”; θkm é diferença entre as fases das tensões das barras “k” e “m”; gkm e bkm são, respectivamente, a condutância e susceptância série do circuito “km”; akm é a relação de transformação entre as tensões Vk e Vm para transformadores; e, por fim, φkm é o ângulo de defasagem para transformadores defasadores.

Considerando que o sistema possua um número de circuitos igual a Nlin, pode-se afirmar que as perdas totais (Ploss,T), em um dado ponto de operação, são calculadas a partir da soma das perdas de cada circuito desse sistema, de acordo com a Equação (4.4). Para sistemas de potência, tal valor de perdas é calculado em MW.

Ploss,T = Nlin

X

i=1

Ploss,i (4.4)

Para calcular as perdas percentuais do sistema, além do valor de perdas totais em MW, também é necessário conhecer a geração de potência ativa total (PG,T). Para um sistema com um número de barras de geração igual a Ngen e com geração de potência ativa de cada barra igual PG,k, sua PG,T é calculada pela Equação (4.5).

PG,T = Ngen

X

k=1

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Finalmente, as perdas percentuais do sistema (Ploss(%)) podem ser calculadas a partir das perdas totais, conforme a Equação (4.6). Esse valor percentual se traduz no percentual da geração total do sistema que é utilizado para suprir as perdas.

Ploss(%) =

Ploss,T(MW )

PG,T(MW )

×100% (4.6)

onde Ploss,T(MW ) representa as perdas totais do sistema, em MW; e PG,T(MW ) é a geração de potência ativa total do sistema, em MW;

4.2.3 Implementação computacional

O limite de perdas foi incluído no programa para construção de RSEs seguindo o mesmo padrão de arquivos de saída mostrados na Subseção A.3.2 do Apêndice A. Esse limite de segurança é representado neste trabalho por uma linha contínua em vermelho. A monitoração de perdas é ativada quando a opção de controle de execução “MOCL” é informada pelo usuário. O percentual de perdas também deve ser informado pelo usuário, em valores percentuais, e é tratado como uma constante nomeada “LPRD” no código código de execução DCTE.

A Figura 17 apresenta de forma ilustrativa a RSE do sistema tutorial 9 Barras do Anexo A, onde o número de direções de transferência de geração é igual a 20 e o limite percentual de perdas foi definido igual 1%. O código e as opções de execução utilizados estão a seguir: EXRS QLIM MOCT MOCG MOCF MFCT MOCL. Pode-se destacar que a partir do limite de perdas, as perdas percentuais do sistema serão superiores a 1%.

Além dos nomogramas no mesmo padrão apresentado na Subseção A.3.2, também é gerado um “Relatório do limite de perdas”, que segue o modelo apresentado na Figura 18. O limite percentual informado através da constante “LPRD” fica ao lado do título do relatório. A seguir estão as descrições de cada campo desse relatório:

a) “DIR”: indica o número da direção de transferência de geração, variando de 1 ao número de direções utilizadas para construção da RSE;

b) “ANGULO (GRAUS)”: indica o ângulo, em graus, da direção de transferência de geração;

c) “GER GRP 1 (MW)”: indica a geração de potência ativa, em MW, do grupo G1 no

ponto do limite de perdas;

d) “GER GRP 2 (MW)”: indica a geração de potência ativa, em MW, do grupo G2 no

ponto do limite de perdas;

e) “GER GRP 3 (MW)”: indica a geração de potência ativa, em MW, do grupo G3 no

Figura 17 – Exemplo de nomogramas em figura única com limite de perdas. 100 200 G1 (MW) 0 100 200 G2 (MW)

G1 X G2

100 200 G1 (MW) 0 50 100 G3 (MW)

G1 X G3

0 100 200 G2 (MW) 0 50 100 G3 (MW)

G2 X G3

Limite de Tensão Limite de Mvar Limite Térmico Limite de Perdas Limite de Contingências Limite de MW Caso Base

Direções: 20

Fonte: Elaborado pelo autor (2020).

f) “DIST P.O. (MW)”: indica a distância, em MW, entre o ponto de operação inicial e o ponto de operação do limite de perdas;

g) “LIM DE PERD VIOLADO?”: indica se o limite percentual de perdas foi violado através das strings “SIM” ou “NAO”. Essa informação é importante, pois se o limite de perdas coincidir com o limite de MW, significa que esse ponto foi definido pelo fim do processo de transferência de geração, e não porque houve uma violação.

Figura 18 – Modelo dos relatórios do limite de perdas.

1 "Título do caso"

No documento fábiomoranditavela (páginas 85-89)