Estudo de propagação harmônica em redes de distribuição considerando a característica estocástica das cargas
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Autor(es)
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Wallace do Couto Boaventura
Wadaed Uturbey da Costa
Maria Emilia de Lima Tostes
Antonio Carlos Delaiba
Wadaed Uturbey da Costa
Maria Emilia de Lima Tostes
Antonio Carlos Delaiba
Resumo
O objetivo desta tese é a formulação e o desenvolvimento de uma nova metodologia para agregação de cargas lineares e não lineares para estudos de fluxo de carga harmônica. No método proposto, as principais cargas harmônicas e os coeficientes de participação destas cargas em uma instalação são estimados por inspeção ou baseado em coeficientes de participação típicos para instalações semelhantes. Além das cargas principais, é previsto uma carga adicional, chamada de carga variável, que representa as variações dos espectros harmônicos e as demais cargas harmônicas. É proposta também uma metodologia para a análise estocástica, utilizando o Método de Monte Carlo. Desta maneira é possível avaliar se há probabilidade significante das distorções harmônicas de tensão excederem limites previstos em normas, devido às variações das composições de cargas, sem a necessidade de longas e exaustivas medições. Esta análise é realizada juntamente com o método de bootstrapping para obtenção da função de probabilidade das distorções harmônicas de tensão. Para estes estudos, foi desenvolvido um programa computacional que realiza a análise harmônica no domínio da frequência. O programa foi desenvolvido em ambiente Matlab com interface gráfica. O programa permite o estudo de propagação harmônica, tanto em rede elétricas radiais equilibradas quanto em redes desequilibradas, e apresentou resultados semelhantes ao de outro programa de referência, quando da simulação de sistemas típicos do IEEE. O programa também permite simulações múltiplas através de diversas configurações de cargas para uma mesma rede, obtidas de forma aleatória. Para validação das metodologias foram realizados estudos de casos em diversas instalações, onde foram realizadas longas campanhas de medição de qualidade de energia elétrica.
Abstract
The main aim of the thesis is to formulate and develop of a new methodology for modelling and handling with aggregated harmonic loads and linear loads in harmonic power flow analysis. This method, so-called Variable Load Method, can be used in balanced and unbalanced systems and for deterministic and stochastic studies. The main types of harmonic loads and their participation coefficients inside the facility are estimated by inspection or based on usual values. In addition, a new type of load model that represents the load variation and minor loads is also defined based on field measurements, in order to build a more adherent harmonic load representation. A stochastic analysis, based on Monte Carlo simulations, is also performed. This sequence of steps makes possible to evaluate if the harmonic distortion has a significant probability of exceeding the limits set by standards due to load variations. This analysis is performed jointly with the bootstrapping method for obtaining the probability density functions of the voltage harmonic distortions. Tests in real plants show that the proposed approach is able to represent measured data with high precision. For these studies new software was development in Matlab environment with graphical interface. The program allows the study of harmonic propagation in radial electric network, in both balanced and in unbalanced networks, and showed similar results to the other referral program when simulating typical IEEE systems. The program also allows multiple simulations using different loads to the same network settings obtained at random. Simulation of cases examples shows realistic results.
Assunto
Método de Monte Carlo, Engenharia elétrica, Energia eletrica Distribuição
Palavras-chave
Método de Monte Carlo, Qualidade da energia elétrica, Simulação de sistemas elétricos, Medições em sistemas elétricos, Harmônicos em sistemas elétricos, Modelo estocástico de cargas, Redes de distribuição da energia elétrica