Estimação probabilística da qualidade de energia baseado no fator de impacto em redes elétricas de distribuição

Abstract

Atualmente, as concessionárias de energia elétrica estão constantemente buscando formas para adaptar-se às necessidades da sociedade. Geração descentralizada, consumidores flexíveis, big data, entre outros são os novos desafios na operação do sistema elétrico. Em todos esses novos cenários, a procura por atender as metas de qualidade de energia estabelecidos pelos órgãos reguladores é uma necessidade latente, isso para evitar penalidades e multas que levam a perdas econômicas anuais significativas às empresas concessionárias de energia. Este trabalho propõe uma metodologia estocástica baseada no método Monte Carlo para estimar o índice de qualidade de energia chamado de Factor de Impacto (FI) em todos os barramentos da rede elétrica sem precisar de extensas campanhas de medição ponto a ponto. O Fator de Impacto é utilizado pelo órgão regulador brasileiro para quantificar a severidade das Variações de Tensão de Curta Duração ou VTCD nos barramentos conectados ao sistema de distribuição. A metodologia proposta é aplicada a uma rede de 34 nós do IEEE. Três tipos de VTCD foram atribuídos em intervalos distintos em relação a causa da VTCD. Dentre eles, o intervalo relacionado com as interrupções momentâneas, que representa um peso maior na avaliação do fator de impacto. Os valores de FI estimados podem ser utilizados por concessionárias de energia elétrica e agências reguladoras para orientar projetos de planejamento e otimização na operação ou expansão em suas redes de distribuição de energia elétrica e para reduzir os impactos negativos das VTCD nos consumidores sensíveis a perturbações de tensão sem a necessidade de longos e onerosos períodos de medição.

Currently, electric power utilities are constantly searching for ways to adapt to society's needs. Power distributed generation, flexible consumers, big data, and others are the new challenges in the operation of the electrical system. All these new scenarios, pursuing the achievement power quality goals established by government agencies is a latent need to avoid penalties and fines that lead to significant annual economic losses for energy utilities. This work proposes a stochastic methodology based on the Monte Carlo method to estimate the power quality index called Impact Factor (IF) in all busbars of the electrical grid without the need for extensive point-to-point measurement campaigns. The Impact Factor is used by the Brazilian regulatory agency to quantify the severity of Short-Duration Voltage Variations or SDVV in the busbars connected to the power distribution system. The proposed methodology is applied at 34 IEEE nodes grid. Three types of SDVV were attributed in different periods related to the SDVV causes. Including, the interval related to momentary interruptions, representing greater weight in the impact factor analysis. The estimated IF values can be used by electric power utilities and regulatory agencies to guide planning and optimization projects in the operation or expansion of their electric power distribution grid and to reduce the negative impacts of SDVV voltage disturbance on sensitive consumers without long and costly measurement periods.