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Título: Análise de segurança de tensão em sistemas elétricos de potência, considerando contingências de linhas de transmissão e unidades geradoras
Título(s) alternativo(s): Voltage security analysis in electrical power systems considering transmission line and generating unit contingencies
Autor(es): Oliveira, Cesar Augusto Mariano de
Orientador(es): Benedito, Raphael Augusto de Souza
Palavras-chave: Sistemas de energia elétrica - Estabilidade
Máquinas elétricas síncronas
Energia elétrica
Algorítmos
Electric power system stability
Eletric machinery, Synchronows
Eletric power
Algorithms
Data do documento: 21-Nov-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: OLIVEIRA, Cesar Augusto Mariano de. Análise de segurança de tensão em sistemas elétricos de potência, considerando contingências de linhas de transmissão e unidades geradoras. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
Resumo: Os problemas de instabilidade de tensão irão continuar enquanto os centros de operação e controle de sistemas elétricos de potência (SEPs) mantiverem o compromisso de respeitarem as restrições de carga, operação e segurança. Este é um grande desafio devido a atual demanda de energia elétrica, da dificuldade de instalação de novas fontes de geração e da característica do sistema interligado. Este trabalho, portanto, auxilia os profissionais desta área apresentando um estudo de estabilidade de tensão ao analisar e prever o perfil de tensão dos SEPs mediante grandes e pequenas perturbações, que, respectivamente, referem-se a contingências de linhas de transmissão e unidades geradoras, e, a perturbações normais de carga. Por meio da análise estática, foi utilizado o método do Fluxo de Potência Continuado (FPC), método no qual utiliza-se de um incremento de carga como parâmetro de continuação a fim de obter a margem de carregamento do sistema em análise, e, em conjunto, a utilização de uma tensão eficaz para encontrar o ponto de colapso. Para a modelagem dos sistemas, foram considerados os limites de potência ativa e reativa das unidades geradoras, bem como os níveis de tensão determinados pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Considerando tais níveis de tensão, realizou-se a análise do caso base, o controle da faixa operativa de tensão por meio do ajuste de TAP e o acréscimo de capacitores shunt, além da obtenção dos limites de segurança de operação considerando as contingências de linhas de transmissão e unidades geradoras. Por fim, avaliando-se os resultados, obteve-se um aumento da margem de carregamento dos sistemas, assim como da qualidade das tensões nas barras em virtude do respeito aos níveis de tensão prescritos. Os SEPs utilizados neste trabalho foram os sistemas de 14, 30 e 57 barras do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE).
Abstract: Voltage instability problems will continue as long as the Electrical Power System (SEPs) operation and control centers remain committed to respecting load, operational and safety restrictions. This is a major challenge due to the current demand for electricity, difficulty of installing new generation sources and the characteristic of the interconnected system. This work, therefore, assists professionals in this area by presenting a voltage stability study by analyzing and predicting the voltage profile of SEPs through large and small disturbances, which, respectively, refer to contingencies of transmission lines and generating units, and at normal load disturbances. Through static analysis, the Continuous Power Flow (FPC) method was applied, which uses a load increment as a continuation parameter to obtain the loading margin for the system, and together, the use of an effective voltage to find the collapse point. For the modeling of the systems, the active and reactive power limits of generating units were considered, as well as the voltage levels determined by the National Electric System Operator (ONS). Considering these voltage levels, the base case analysis, the control of the operating voltage range through TAP adjustment and the addition of shunt capacitors, besides obtaining the operating safety limits considering the contingencies of power lines transmission and generating units were performed. Finally, by evaluating the results, an increase in the loading margin was obtained, as well as the voltage quality in the busses due to the compliance with the prescribed voltage levels. The SEPs used in this paper were the 14, 30 and 57 bus system of the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE).
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28076
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