Sistemas de Energia Elétrica - Operação.

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Análise crítica da operação radial dos sistemas de distribuição de energia elétrica

Análise crítica da operação radial dos sistemas de distribuição de energia elétrica

Os sistemas de distribuição normalmente operam com uma topologia radial, assim, tradicio- nalmente, a reconfiguração procura a topologia radial ótima que permite que o sistema opere com perdas mínimas. Todos os modelos de reconfiguração desses sistemas consideram a radia- lidade em sua formulação, seja de forma implícita (heurísticas e meta-heurísticas), ou de forma explícita (otimização exata). No entanto, a topologia radial ótima é inferior a outras topologias, não-radiais, em relação às perdas. Assim, este trabalho apresenta, em um primeiro momento, uma revisão da literatura sobre as restrições de radialidade, considerações sobre esta condi- ção em um sistema de distribuição, a modelagem “tradicional” do problema de reconfiguração usando otimização exata e, finalmente, uma proposta para relaxar as restrições de radialidade nesse modelo matemático, permitindo assim que o novo modelo encontre a topologia realmente ótima em termos de perdas. Testes apresentados mostram que pode ser oportuno repensar sobre essa lógica de operação tradicional e procurar por topologias próximas das topologias radiais para diminuir as perdas de operação. Consideramos que a nova lógica se torna relevante quando consideramos o contexto atual em que o conceito de redes inteligentes (smart grids) representa a filosofia de operação nos modernos sistemas de distribuição. Para comprovar a premissa sus- tentada neste trabalho, apresentamos os resultados para sistemas de 14, 33, 84, 119 e 136 barras. É apresentada uma metodologia para resolver o problema de reconfiguração de sistemas de dis- tribuição com a radialidade relaxada considerando, simultaneamente, dois objetivos: perdas de energia elétrica e corrente de curto-circuito. A proposta desenvolvida é a principal contribuição deste trabalho e foi testada nos sistemas de 33 e de 136 barras.
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Desenvolvimento de técnicas e modelos matemáticos para solução de problema de planejamento da expansão e operação de sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos

Desenvolvimento de técnicas e modelos matemáticos para solução de problema de planejamento da expansão e operação de sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos

Neste trabalho é proposto um modelo matemático para determinar o impacto da penetração de fontes de geração distribuída nos estudos de planejamento da expansão e de operação de sistemas elétricos de distribuição. A geração distribuída é usada para expandir a capacidade de fornecimento de energia da rede, melhorar a sua eficiência e ainda melhorar os índices de continuidade no fornecimento de energia elétrica aos usuários. O modelo proposto busca minimizar os custos na operação da rede, mantendo a regulação da tensão e obedecendo as restrições de capacidade de fluxo de corrente nos alimentadores e transformadores das subestações, e, por outro lado, maximizar os índices de confiabilidade do sistema. Os índices de confiabilidade da rede estão relacionados com o cálculo do custo da energia não fornecida devido à resposta do sistema de proteção na eliminação de faltas temporárias, assim como do isolamento de faltas permanentes. Neste cálculo é levado em consideração o tipo de cliente que é afetado pela operação normal do sistema de proteção, assim como o funcionamento próprio de cada dispositivo de proteção, sendo, no caso, considerada a instalação de elos- fusíveis, religadores e relés de sobrecorrente. Adicionalmente, considera-se a possibilidade da operação ilhada das fontes de geração distribuída a partir da instalação adequada de relés de sobrecorrente com característica direcional e capacidade de religamento sincronizado. Isto, com vistas à criação de um sistema restaurativo que minimize o custo da energia não fornecida aos usuários conectados à zona ilhada. Para mostrar as vantagens do modelo matemático e da técnica de solução propostos são apresentados e discutidos os resultados obtidos de simulações em um alimentador real de 135 barras.
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Sistema integrado de operação e diagnóstico de falhas para sistemas de energia elétrica - SODF /

Sistema integrado de operação e diagnóstico de falhas para sistemas de energia elétrica - SODF /

A grande abrangência do universo de desenvolvimento de Sistemas Especialistas voltados para a operação de Sistemas de Energia Elétrica e ainda o aspecto referente a própria definição de Sistemas Especialistas, os quais devem ser voltados para a solução de problemas específicos (como o próprio nome sugere) nos mostra que o caminho é a integração de soluções particulares, cujos resultados devem culminar com um produto que possibilite a operação desses sistemas de forma amigável, com a redução do nível de especialização requerido para o operador. Com vistas ao atingimento desses objetivos, optamos pela implementação de um módulo de sistema que visa a automatização via software da função intertravamento de uma Subestação de Energia Elétrica, possibilitando adicionalmente, o recurso on-line de interação com o operador, exteriorizando quando solicitado, os passos necessários para a correta operação da subestação, considerando sobretudo o estado on time dos equipamentos e dispositivos envolvidos no processo.
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Desenvolvimento de padrões de verificação para medições de tensão e corrente aplicadas ao controle da operação de sistemas de transmissão de energia elétrica

Desenvolvimento de padrões de verificação para medições de tensão e corrente aplicadas ao controle da operação de sistemas de transmissão de energia elétrica

Este trabalho está inserido no contexto do Projeto “Ferramenta de Controle Metrológico de Cadeias de Medição Empregadas na Operação do Sistema”, aprovado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). O projeto faz parte do ciclo de pesquisa da Eletrosul Centrais Elétricas S.A. e objetiva desenvolver um sistema de medição de tensão e corrente. O mesmo deverá ser calibrado, através de padrões rastreados metrologicamente, com vistas a determinar se o mesmo poderá ser utilizado como um padrão de referência na verificação periódica dos sistemas de medição de supervisão e controle de sistemas de transmissão. Além disso, o sistema desenvolvido deverá ser de fácil operação, realizar medições do tipo não invasiva e, também, possuir baixo custo.
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Proposta de conversor para rastreamento da máxima potência de operação de pequenos sistemas de geração de energia elétrica

Proposta de conversor para rastreamento da máxima potência de operação de pequenos sistemas de geração de energia elétrica

Um bom exemplo de aplicação deste trabalho é uma micro central hidrelétrica, que não possua reservatório, ou seja, a fio d’água, que tenha recursos escassos para sua construção. Utilizando um gerador AFPM, não há necessidade de sistema de excitação e pode-se trabalhar em velocidade variável buscando otimizar a quantidade de água disponível para mover a turbina. Este exemplo pode ser estendido para pequenos sistemas solar, a vapor, eólicos, etc. No decorrer deste capítulo também é apresentada a importância da dinâmica do sistema de geração que utiliza um gerador AFPM.
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Pré-filtragem robusta de medidas discrepantes aplicadas à cadeia de operação de sistemas de energia elétrica.

Pré-filtragem robusta de medidas discrepantes aplicadas à cadeia de operação de sistemas de energia elétrica.

Os resultados de simulações que são apresentados nas subseções subseqüentes são obtidos a partir da rede elétrica da Companhia Estadual de Energia Elétrica do Rio Grande do Sul – CEEE, que figura no diagrama unifilar da região Sul/Sudeste do Brasil. A topologia da rede elétrica mostrada na Figura 7 corresponde ao ano de 2007. Na Figura 7, 53 subestações do sistema CEEE estão representadas, sendo que parte destas subestações opera nos seguintes níveis de tensão: 69 kV, 138 kV e 230 kV. A carga instalada é da ordem de 7.122 MVA. Adicionalmente, observa-se que várias subestações de 525 kV também estão representadas no diagrama apresentado, porém pertencem a empresas vizinhas. O sistema de transmissão da CEEE totaliza 5.817 km de linhas de transmissão compreendendo 115 circuitos, dos quais 81 operando em 230 kV.
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Gerenciamento ótimo da operação de inversores de sistemas fotovoltaicos para o controle da magnitude de tensão de um sistema de distribuição de energia elétrica  

Gerenciamento ótimo da operação de inversores de sistemas fotovoltaicos para o controle da magnitude de tensão de um sistema de distribuição de energia elétrica  

Através desses resultados, observou-se a flexibilidade existente nos modos de operação dos inversores FVs ainda pouco explorado no setor elétrico brasileiro. É esta flexibilidade que poderá permitir uma maior viabilidade técnica para a promoção da geração FV no país, tornando a rede de distribuição de energia em uma rede inteligente, mais confiável, com melhor produto entregue aos consumidores e, principalmente, mais apta para o aumento de conexões de sistemas FVs. Destaca-se que, além das melhorias à QEE oferecidas pelos inversores FVs no período com geração FV, os mesmos têm a capacidade de operar e beneficiar a rede no período sem geração FV, atuando como bancos de capacitores (FP capacitivo), fornecendo potência reativa às cargas e, consequentemente, diminuindo a demanda nos transformadores e subestações.
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Alocação e operação ótima sob incerteza de geração distribuída e repotenciação da subestação em sistemas de distribuição de energia elétrica  

Alocação e operação ótima sob incerteza de geração distribuída e repotenciação da subestação em sistemas de distribuição de energia elétrica  

As restrições (41) – (45) mostradas a seguir correspondem à principal contribuição deste trabalho e permitem a operação da subestação auxiliar da forma almejada. A desigualdade (41) limita a potência injetada pela subestação auxiliar a um valor menor ou igual da subestação principal, de modo a priorizar a energia injetada por esta última. A equação (42) impõe um teto ao número de novas unidades de transformação auxiliar a serem instaladas ao longo de todo o período (uma, no caso deste trabalho). A Equação (43) corresponde à diferença entre a potência demandada com relação à potência injetada pelas fontes renováveis e a potência injetada pela subestação principal. As Equações (44) – (45) são as principais restrições para a operação da subestação auxiliar e nelas emprega-se o método do Big M. O método Big M amplia o poder do algoritmo simplex para problemas que contêm restrições “maior que”. Ele faz isso associando as restrições a grandes constantes que não seriam parte de qualquer solução ótima, se existir. Desta forma, torna-se possível a implantação da variável binária Γ 𝑡,𝑘,𝑤 𝐴𝑆,𝑜𝑝 , que passa a funcionar após a alocação da subestação auxiliar, e possui a função de permitir ou não a operação da mesma, de forma a limitar a sua injeção de energia para evitar a concorrência com FR.
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Medidas ao combate a perdas elétricas não técnicas em áreas com severas restrições à operação de sistemas de distribuição de energia elétrica

Medidas ao combate a perdas elétricas não técnicas em áreas com severas restrições à operação de sistemas de distribuição de energia elétrica

Por sua vez, o sistema de pré-pagamento de energia precisa de maiores incentivos do regulador para ser adotado no Brasil. É uma medida que vem apresentando resultados positivos em muitos países que possuem grande percentual de aglomerados subnormais, como a Colômbia, por conta da possibilidade do pagamento ser feito por semana, de acordo com as suas necessidades de consumo. Nesse caso, a sugestão é iniciar com um programa piloto, para entender a dinâmica dos processos de recarga e observar como está sendo a adesão dos clientes. A distribuidora precisará fazer um convênio com alguma empresa, para tornar viável a elaboração dos medidores pré-pagos, que precisam ser aprovados pelo Inmetro. O ponto negativo seria a logística de pontos de recarga, e também teria que ser estabelecido um tempo mínimo anterior ao corte do fornecimento de energia uma vez findados os créditos, visto ser a energia elétrica um bem essencial, uma vez que dependem deste bem para funcionar aparelhos como geladeiras.
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Um modelo para seleção e operação otimizada de sistemas de armazenamento de energia elétrica em redes inteligentes.

Um modelo para seleção e operação otimizada de sistemas de armazenamento de energia elétrica em redes inteligentes.

Desenvolve-se em [31] o dimensionamento de sistemas de armazenamento de energia e dispositivos de armazenamento térmico para edifícios. Neste trabalho, as incertezas em perfis de demanda e radiação solar são considerados, e um problema de otimização estocástica é formulado, e resolvido pelo Método da Árvore de Cenários. Os resultados numéricos demonstram que o método proposto é eficaz em selecionar a melhor combinação e capacidades ótimas dos dispositivos de armazenamento, e na obtenção da estratégia operacional ideal de cada dispositivo no sistema de fornecimento de energia. Este modelo considera restrições técnicas e custos, e indica que os custo de investimento de baterias ainda é muito alto para o caso aplicado. No entanto, em relação a este aspecto econômico, [31] considera apenas o montante fixo investido no SAE, e não os benefícios monetários do armazenamento de energia a longo prazo, como por exemplo os custos reduzidos na compra de eletricidade ao longo do tempo.
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Aplicação de computação móvel na operação e manutenção de sistemas de distribuição de energia elétrica

Aplicação de computação móvel na operação e manutenção de sistemas de distribuição de energia elétrica

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE ENGENHARIA. PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA[r]

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Estratégias de Operação para Sistemas Fotovoltaicos com Armazenamento Híbrido de Energia Elétrica

Estratégias de Operação para Sistemas Fotovoltaicos com Armazenamento Híbrido de Energia Elétrica

No que respeita ao armazenamento de energia elétrica, é necessário utilizar um ESS. Atualmente, a tecnologia mais utilizada a nível comercial são as células Li-ion. Porém, estas células apresentam um tempo de vida útil curto quando sujeitas a condições de funcionamento inadequadas. Uma das condições de funcionamento que prejudica o desempenho das células Li-ion são as temperaturas elevadas, causadas por rápidas flutuações na corrente de carregamento ou de descarregamento das células Li-ion, que danificam a estrutura química da célula e reduzem a sua vida útil. No sentido de evitar as rápidas flutuações na corrente durante o carregamento ou descarregamento das células Li-ion são geralmente adicionados SC ao sistema, formando assim um sistema híbrido de energia elétrica (HESS). Os SC são dispositivos de armazenamento de energia que armazenam a energia elétrica através de uma carga estática. Estes apresentam uma densidade de potência equiparável aos condensadores eletrolíticos, mas com superior densidade energética. Comparativamente com células Li-ion, os SC possuem alta densidade de potência, mas baixa densidade de energia e um longo tempo de vida útil. Portanto, na abordagem proposta, são utilizados SC para atenuar as rápidas flutuações na corrente de carregamento ou descarregamento nas células Li-ion.
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ASPECTOS TÉCNICOS E ECONÔMICOS DA
UTILIZAÇÃO DOS CONTROLADORES
FACTS NA OPERAÇÃO DOS SISTEMAS DE
ENERGIA ELÉTRICA

ASPECTOS TÉCNICOS E ECONÔMICOS DA UTILIZAÇÃO DOS CONTROLADORES FACTS NA OPERAÇÃO DOS SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA

À medida que os SEE crescem, trazem problemas para manter as tensões dentro dos limites (problemas de controle de tensão). Isso ocorre geralmente em países de grandes áreas tais como EUA, os países europeus e o Brasil, já que os centros de geração se encontram distanciados dos centros de consumo. Por isso tem-se a utilização de linhas longas que tem incidência nas capacidades da transmissão e no aumento das perdas. Quando não há uma boa compensação de potência reativa, têm-se problemas nas tensões do sistema, tornando a operação dos SEE mais complicada e comprometendo a qualidade do serviço e o comportamento estático e dinâmico do sistema. Informações dos Operadores (de alguns SEE da América do Sul) indicam que para manter os níveis de tensão dentro dos limites, os mesmos são obrigados a operar fora do despacho econômico. É preciso que usinas térmicas mais próximas aos consumidores operem, apesar de contar com suficiente geração hidráulica. [RIDE02].
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Otimização da Operação Integrada das Redes de Gás Natural e de Energia Elétrica em Sistemas Hidrotérmicos

Otimização da Operação Integrada das Redes de Gás Natural e de Energia Elétrica em Sistemas Hidrotérmicos

Também há uma preocupação crescente no futuro energético mundial, tanto na diminuição de poluente e gases de efeito estufa, conseqüência do consumo de combustíveis e que afeta diretamente o clima da Terra, quanto na descoberta de novas fontes de energia em substituição ao petróleo, ainda hoje a maior fonte de energia do mundo. Um dos efeitos dessa preocupação foi o Protocolo de Kyoto, assinado por 141 países com o objetivo de reduzir as emissões de gases de efeito estufa em 5,2% (do que se emitia em 1990) até 2012 (PROTOCOLO KYOTO, 1997). Outra mostra dessas preocupações é a política energética da Europa para os próximos anos, em que se estabelecem metas de incremento da participação de fontes renováveis na matriz energética européia com vistas à diminuição da dependência do petróleo e a um crescimento sustentado (ENERGIA EUROPA, 2007).
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Operacionalidade dos Sistemas de Energia Elétrica de Potência na Força Aérea

Operacionalidade dos Sistemas de Energia Elétrica de Potência na Força Aérea

De uma forma geral as diretrizes de controlo e de apoio técnico explanadas na diretiva para a execução das ações de manutenção dos SEEPMT são suficientes (Ferreira, 2017a, Ferreira, 2017b, Graveto, 2017, Nogueira, 2017, Reis, 2017, Santos, 2017, Serra, 2017). Contudo segundo Ferreira (2017a) as diretrizes deviam ser “particularizadas para cada Unidade”, uma vez que existem sistemas variados na FA, conforme referido anteriormente. A especificação das diretrizes, nomeadamente dos manuais de operação, definiria as “manobras a efetuar durante o normal funcionamento dos SEEPMT” (Ferreira, 2017a, Santos, 2017), o que seria “vantajoso” (Nogueira, 2017), impediria “erros que comprometam a segurança” (Serra, 2017), evitando assim “prejuízos humanos e materiais” (Graveto, 2017) e também permitiria adequar os métodos de operação a cada situação concreta (Reis, 2017). Do mesmo modo, atendendo que uma parte significativa dos sistemas “possui um tempo de vida elevado e cuja fiabilidade poderá ser questionável”, que a “interrupção de um dos sistemas usualmente afeta grandes áreas” (Costa, 2017) e “de acordo com experiências vividas no passado” (Beato, 2017), como forma de “mitigar o risco e com vista o aumento da fiabilidade de todo o sistema, poder-se-á recorrer a (…) planos de contingência” (Lopes, 2014, p. 77).
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Topologia Reconfigurável para Sistemas Híbridos de Armazenamento de Energia Elétrica

Topologia Reconfigurável para Sistemas Híbridos de Armazenamento de Energia Elétrica

Em [34] é proposto um algoritmo de carregamento VFPC composto por três modos de operação, detect mode (DM), search mode (SM), e charge mode (CM), , ilustrado na figura 2.6. Resumidamente, o algoritmo inicia a sua operação no modo DM detetando o estado da célula, para tal é aplicada à célula uma tensão constante para monitorizar a corrente de carregamento. Finalizada esta fase, o algoritmo, comuta para o modo de operação SM. Neste, o algoritmo irá descobrir qual a frequência ótima, ou seja, a frequência para a qual a impedância interna da célula é mínima e por isso a corrente de carregamento é máxima. Assim que a frequência ótima é encontrada, o algoritmo entra no modo de operação CM, carregando a célula com a corrente de carregamento obtida. Este processo é repetido até que a célula se encontre totalmente carregada. De acordo com os resultados experimentais, o algoritmo proposto, quando comparado com o algoritmo CC/CV consegue uma redução no tempo de carregamento na ordem dos 24%.
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Análise da qualidade de energia em sistema fotovoltaico em operação paralela com a rede de distribuição de energia elétrica

Análise da qualidade de energia em sistema fotovoltaico em operação paralela com a rede de distribuição de energia elétrica

Em condições ideais, a energia que movimenta os sistemas elétricos na sua ponta seria composta por tensões puramente senoidais, com frequência e amplitude constantes. Entretanto, desvios nesse padrão se tornaram mais significativos e comuns, distorcendo a característica referência do que deveriam ser as formas de onda, em especial nas instalações dos consumidores, sejam industriais ou comerciais. Esse advento, amplamente explorado na literatura e denominado harmônico (conteúdo de um sinal cuja frequência é um múltiplo inteiro da frequência real do sistema), deve-se aos efeitos da proliferação das chamadas cargas não lineares, as quais provocam uma desproporcionalidade entre os sinais de corrente e tensão. Nos transformadores, é consequência da relação não linear entre o fluxo de magnetização e a corrente de excitação correspondente. (Phipps, J. K., Nelson, J. P., Sen, P. K, 1994).
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AS DIMENSÕES DA OFERTA... - Sistemas de distribuição de energia elétrica

AS DIMENSÕES DA OFERTA... - Sistemas de distribuição de energia elétrica

Desde então, verificou-se um acelera­ d o im pulso ao novo serviço, que, se nos prim e iro s anos se dedicava predom inan­ tem ente à ilum inação pública e à tração elétrica (os tradicionais bondes), já na década de 20 estendia-se à cobertura do atendim ento aos usos com ercial, resi­ dencial e ind u stria l. Basta dizer que por esta época estavam já construídos, no ce n tro urbano daquelas duas cidades, so­ fisticados sistemas de d istrib u içã o sub­ terrâneos, do tip o " n e tw o rk " , que em essência nada d ife re m dos atualm ente em operação.
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Estimação de estado regularizada para sistemas de energia elétrica

Estimação de estado regularizada para sistemas de energia elétrica

Embora os sistemas de medição possam ser projetados para garantir que durante a operação as redes sejam observáveis, eventualmente, falhas de comunicação, mudanças topo- lógicas imprevistas ou falhas em medidores podem tornar os sistemas de energia temporaria- mente não observáveis. Assim, na abordagem tradicional, antes de estimar o estado da rede é necessário verificar a observabilidade da rede. Caso a rede seja não observável, a função de análise de observabilidade deve identificar as porções observáveis da rede, as chamadas ilhas observáveis. Após a identificação é possível estimar o estado de cada ilha observável alocando referências angulares em cada uma delas. Nesse caso, não haverá qualquer informa- ção sobre as porções não observáveis da rede. Alternativamente, pode-se executar a etapa de restauração da observabilidade, onde pseudomedidas críticas são alocadas na rede tornado-a completamente observável e garantindo que o estado das ilhas observáveis não será alterado pelas pseudomedidas (Monticelli and Wu, 1985b). As pseudomedidas podem, por exemplo, ser geradas a partir da análise do comportamento histórico da rede usando mecanismos de previsão de carga como é mostrado em (Brown Do Coutto Filho and Stacchini de Souza, 2009). Alguns relatos recentes sobre a utilização de pseudomedidas em sistemas reais podem ser vistos em (Atanackovic and Dwernychuk, 2011; Boddeti et al., 2011).
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Planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica considerando questões...

Planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica considerando questões...

Formulou-se um modelo multiobjetivo do problema PESD em que se minimizam dois objetivos: o custo global (que incorpora custo de investimento, custo de manutenção, custo de operação e custo de produção de energia) e o risco de implantação de planos de expansão. Para ambos os objetivos, são formulados modelos lineares inteiros mistos que são resolvidos utilizando o solver CPLEX através do software GAMS. Para administrar a busca por soluções ótimas, optou-se por programar em linguagem C++ dois Algorit- mos Evolutivos: Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-2 (NSGA2) e Strength Pareto Evolutionary Algorithm-2 (SPEA2). Esses algoritmos mostraram-se eficazes nessa busca, o que foi constatado através de simulações do planejamento da expansão de dois siste- mas testes adaptados da literatura. O conjunto de soluções encontradas nas simulações contém planos de expansão com diferentes níveis de custo global e de risco de implan- tação, destacando a diversidade das soluções propostas. Algumas dessas topologias são ilustradas para se evidenciar suas diferenças.
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