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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39512| Título: | Análise de estabilidade de tensão em casos de contigências duplas de linhas de transmissão com compensação paralela |
| Título(s) alternativo(s): | Voltage stability analysis in cases of double contingencies of transmission lines with shunt compensation |
| Autor(es): | Ghellere, Heloisa Piano |
| Orientador(es): | Oliveira, Cristiane Lionço de |
| Palavras-chave: | Redes elétricas Engenharia elétrica Linhas elétricas Electric networks Electric engineering Electric lines |
| Data do documento: | 12-Jun-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | GHELLERE, Heloisa Piano. Análise de estabilidade de tensão em casos de contigências duplas de linhas de transmissão com compensação paralela. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2025. |
| Resumo: | O sistema elétrico brasileiro e suas redes de transmissão têm se expandido significativamente em tamanho e complexidade, resultando em maiores desafios relacionados a falhas, como interrupções no fornecimento de energia, devido a eventos externos, e instabilidades, caracterizadas por variações bruscas nos parâmetros elétricos, como tensão e frequência, que afetam a operação e a confiabilidade do sistema. Este trabalho teve como objetivo analisar contingências duplas em linhas de transmissão, de critério N-2, e seus efeitos sobre a estabilidade do sistema-teste brasileiro de 33 barras, definida como a capacidade de manter o equilíbrio operacional após a ocorrência de eventos, como falhas nos elementos da rede causado por eventos climáticos. Para isso, foram considerados três cenários distintos de estudo: caso base, pós-contingência e pós-compensação paralela. A compensação paralela foi abordada na última etapa do trabalho, como um método de melhorar o perfil de operação das barras do sistema após contingências, mantendo os parâmetros elétricos dentro dos limites estabelecidos pela ONS. As contingências duplas no sistema-teste foram simuladas por meio da utilização do software ANAREDE e o fluxo de potência foi resolvido utilizando o método de Newton-Raphson. No total, 2.465 casos de contingências duplas foram simulados dos quais 1.104 apresentaram convergência. A partir destes, foram selecionados quatro casos, com base no nível de queda de tensão observado nas barras do sistema, em comparação com os limites estabelecidos pelo ONS para condições operativas de emergência. Também foi observado a importância das barras envolvidas, avaliada pelo impacto no desempenho geral do sistema, permitindo focar nas situações mais críticas, aquelas barras em que os limites de tensão foram extrapolados, comprometendo a estabilidade e o funcionamento dos demais elementos da rede. Para a aplicação da compensação paralela, utilizou-se o software FLUPOT, que permitiu determinar a quantidade de potência reativa necessária para corrigir a tensão de cada barra em condição crítica, ou seja, as barras, nas quais, os valores de tensão estavam fora dos limites definidos pela ONS, para a operação emergência, entre 0,90 e 1,05 pu. Cada caso selecionado teve sua necessidade de compensação avaliada individualmente, garantindo ajustes adequados. Após a aplicação da compensação paralela, observou-se a elevação das tensões nas barras críticas, e os níveis de tensão ajustados permaneceram dentro do que o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) estabelece. Foi também feito a análise das curvas PVs das barras do sistema nos três cenários, pré contingência, pós contingência N-2 e pós-compensação, sendo de extrema importância sua análise, pois permitiu avaliar a margem de estabilidade de tensão de cada barra e indicar se o sistema estava próximo de sofrer um aumento de tensão. Após a ocorrência das contingências, constatou-se uma redução significativa dos níveis de tensão, especialmente nas barras 965, 964, 976 e 1210. Os quatro casos analisados apresentaram margens de estabilidade e carregamento abaixo de 4%, valor mínimo recomendado. No entanto, com a alocação de reativos por meio da compensação paralela, essas margens foram elevadas, atingindo os limites aceitáveis estipulados pelo ONS, o que garantiu a operação segura e confiável do sistema. |
| Abstract: | The Brazilian electrical power system and its transmission networks have significantly expanded in both size and complexity, leading to greater challenges related to failures such as supply interruptions caused by external events and instabilities, characterized by sudden variations in electrical parameters like voltage and frequency, which affect the system's operation and reliability. This work aimed to analyze N-2 double line contingencies and their effects on the 33-bus Brazilian test system, where stability is defined as the ability to maintain operational balance after events such as networks element failures caused by weather conditions. Three distinct scenarios were considered: base case, post-contingency, and post-parallel compensation. Parallel compensation was applied in the final stage of the study as a method to improve the voltage profile of the system buses after contingencies, maintaining electrical parameters within the limits established by the Brazilian National System Operator (ONS). The double contingencies were simulated using the ANAREDE software, with power flow solved via the Newton-Raphson method. A total of 2,465 N-2 contingency cases were simulated, of which 1,104 converged. From these, four cases were selected based on the observed voltage drop at system buses, compared with ONS-defined emergency operation limits. The importance of the affected buses was also considered, evaluated through their impact on the overall system performance, allowing the analysis to focus on critical situations4 those where voltage limits were exceeded, compromising the stability and functionality of other network elements. To apply parallel compensation, the FLUPOT software was used to determine the amount of reactive power needed to correct voltage levels at critical buses, that is, those where voltage values were outside the ONS-defined emergency operation range of 0.90 to 1.05 pu. Each selected case was evaluated individually to ensure adequate compensation. After compensation, an increase in voltage levels at critical buses was observed, and the adjusted voltage levels remained within the range required by ONS. An analysis of PV curves was also carried out for all buses in the three scenarios: pre-contingency, post-N-2 contingency, and post-compensation. This analysis proved essential to assess the voltage stability margin of each bus and to indicate whether the system was approaching a voltage collapse. Following the contingencies, a significant voltage drop was noted, especially at buses 965, 964, 976, and 1210. All four analyzed cases initially presented voltage stability and loading margins below 4%, the minimum recommended threshold. However, after applying parallel compensation, these margins increased to acceptable levels defined by ONS, ensuring safe and reliable system operation. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39512 |
| Aparece nas coleções: | MD - Engenharia Elétrica |
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