Metodologias para gera¸ c˜ ao de Pseudo-medidas de carga

Conforme visto anteriormente, devido ao pequeno n´umero de medidas dispon´ıveis em tempo real nos SDs atuais, a estima¸c˜ao de estado em SDs requer a utiliza¸c˜ao de pseudo-medidas para atender aos requisitos de observabilidade.

Nesta se¸c˜ao ser´a apresentada a metodologia proposta para gera¸c˜ao de pseudo-medidas de carga (inje¸c˜ao de potˆencia ativa e reativa nas barras do alimentador com transformadores de distribui¸c˜ao ligados aos circuitos secund´arios) baseada no processo de agrega¸c˜ao de cargas [25]. Destaca-se o fato de essa metodologia ser de f´acil implementa¸c˜ao computacional, requerendo

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apenas informa¸c˜oes off-line usualmente dispon´ıveis no banco de dados das companhias de dis- tribui¸c˜ao de energia el´etrica. O processo de gera¸c˜ao de pseudo-medidas ´e realizado para cada instante de tempo ao longo do horizonte de tempo das curvas de carga. Assim, obt´em-se a de- manda agregada dos transformadores de distribui¸c˜ao dos circuitos alimentadores considerando o perfil estat´ıstico de seus consumidores.

A metodologia proposta para gera¸c˜ao de pseudo-medidas de inje¸c˜ao de potˆencia ativa e rea- tiva de carga busca ent˜ao obter uma demanda de potˆencia aproximada, para os transformadores de distribui¸c˜ao, em cada instante de tempo, considerando o perfil estat´ıstico de demanda assu- mido para os consumidores a eles conectados. Essas pseudo-medidas podem ser utilizadas n˜ao apenas para o processo de estima¸c˜ao de estado, mas tamb´em para diversas an´alises e estudos em SDs, como [25]:

ˆ C´alculo de perda de vida anual de transformadores; ˆ C´alculos de redes de distribui¸c˜ao secund´aria;

ˆ Determina¸c˜ao de diversidade da carga e carregamento de distribui¸c˜ao;

ˆ Estudos de planejamento de expans˜ao de sistemas de distribui¸c˜ao, entre outros.

O processo de agrega¸c˜ao de cargas ´e baseado no balan¸co de potˆencia no circuito secund´ario dos transformadores de distribui¸c˜ao, de acordo com a equa¸c˜ao 5.2 [25].

Ptraf oT(t) = N X i=1 Pi(t)+ N circ X l=1 Pperdasl(t) (5.2) sendo,

Ptraf oT(t): demanda agregada do transformador de distribui¸c˜ao ”T ”;

Pi(t): demanda do consumidor ”i” alimentado pelo transformador ”T ”;

Pperdasl(t): perdas nos ramais da rede secund´aria, ligada ao transformador T , no instante de

tempo t;

N e Ncirc ´e o n´umero de consumidores da rede secund´aria alimentados pelo transformador

”T ”e o n´umero de ramos da rede secund´aria, respectivamente.

Para realizar a agrega¸c˜ao de carga desprezam-se as perdas no circuito secund´ario como sim- plifica¸c˜ao do problema. Esta simplifica¸c˜ao ´e justificada pois tipicamente n˜ao existem informa¸c˜oes dos modelos dos circuitos da rede secund´aria, necess´arios para o c´alculo de fluxo de potˆencia e determina¸c˜ao das perdas nesse cicuito. As demandas dos consumidores de energia el´etrica na rede secund´aria n˜ao s˜ao monitoradas em tempo real, sendo assumidas como vari´aveis aleat´orias independentes de distribui¸c˜ao normal com m´edia e desvio padr˜ao dados pelas curvas de carga para cada consumidor de acordo com sua classifica¸c˜ao:

E[pi(t)] = mclasse cons,i(t).Pi (5.3)

σ2[pi(t)] = (σclasse cons,i(t)Pi)2 (5.4)

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mclasse cons,i(t): M´edia da curva de carga t´ıpica da classe do consumidor ”i”;

σclasse cons,i(t): Desvio padr˜ao da curva de carga t´ıpica da classe do consumidor ”i”;

Pi: Demanda m´edia mensal obtida pela equa¸c˜ao 5.1

Assim, a demanda de um determinado transformador ”T ” possui m´edia MT raf oT(t) e desvio

padr˜ao σT raf oT(t) dadas pelo somat´orio das vari´aveis aleat´orias que representam as demandas

dos consumidores conectados a esse transformador ”T ”, conforme as equa¸c˜oes 5.5 e 5.6.

MT raf oT(t) = E[PT raf oT(t)] = E[ N X i=1 pi(t)] = N X i=1 E[pi(t)] = N X i=1 mclasse cons,i(t).Pi (5.5) σ_{T raf oT}2 (t) = σ2[PT raf oT(t)] = σ2[ N X i=1 pi(t)] = N X i=1 σ2[pi(t)] = N X i=1 (σclasse cons,i(t)Pi)2 (5.6)

Tendo em vista que as perdas no circuito secund´ario de distribui¸c˜ao variam de 9% a 20% [45], afim de considerar as perdas que foram desprezadas no processo de agrega¸c˜ao de cargas, a metodologia proposta estima os valores de potˆencia ativa do transformador (as pseudo-medidas de inje¸c˜ao de potˆencia ativa) incluindo um fator de perdas para c´alculo da demanda de potˆencia ativa do transformador de distribui¸c˜ao. Neste trabalho, optou-se em considerar o pior caso de perdas no circuito secund´ario com fperdas assumindo um valor igual a 1.20 (20%). Sendo assim,

os valores das pseudo-medidas de inje¸c˜ao de potˆencia ativa e seus respectivos desvios padr˜ao s˜ao gerados pelas equa¸c˜oes 5.7 e 5.8.

PT raf o(t) = MT raf o(t).fperdas (5.7)

PT raf o = σT raf o(t).fperdas (5.8)

As equa¸c˜oes acima possibilitam ent˜ao a gera¸c˜ao das pseudo-medidas de inje¸c˜ao de potˆencia ativa e os correspondentes desvios padr˜ao. Para obten¸c˜ao das pseudo-medidas de inje¸c˜ao de potˆencia reativa, fatores de potˆencia t´ıpicos podem ser adotados para cada transformador de distribui¸c˜ao ou por classe de consumidor. Podem tamb´em ser utilizadas curvas t´ıpicas de fatores de potˆencia por tipo de consumidores aplicando a mesma metodologia, por´em normalmente n˜ao existem informa¸c˜oes a respeito da demanda reativa dos consumidores [16].

Como as cargas dos SDs s˜ao geralmente desbalanceadas, com os consumidores podendo ter liga¸c˜oes mono, bi ou trif´asicas, o processo de gera¸c˜ao de pseudo-medidas de carga, acima descrito, ´e realizado separadamente por fase. Assim, para a fase ”a” s˜ao agregadas as cargas dos consumidores conectados a esta fase, utilizando seus respectivos consumos de energia em kWh desta fase. De maneira an´aloga, para as fases ”b” e ”c”. Para consumidores bif´asicos ou trif´asicos, divide-se igualmente o consumo de energia el´etrica entre as fases, pois geralmente s˜ao dispon´ıveis informa¸c˜oes do consumo total de cada consumidor. A agrega¸c˜ao de cargas resulta assim nas demandas trif´asicas dos transformadores de distribui¸c˜ao.

Importa destacar que durante o desenvolvimento deste trabalho foram propostas trˆes meto- dologias para gera¸c˜ao de pseudo-medidas, todas baseadas no processo de agrega¸c˜ao de cargas. A

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diferen¸ca entre elas ´e o tratamento dado `as perdas das redes secund´arias. Ap´os algumas an´alises e simula¸c˜oes computacionais verificou-se que a metodologia apresentada nesta se¸c˜ao era a mais eficiente, conforme apresentado em [86].