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B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica
MODELAGEM DO CUSTO DE POTÊNCIA REATIVA UTILIZANDO O PROGRAMA DE FLUXO DE POTÊNCIA ÓTIMO PARAMETRIZADO (FPO-P).
Rômulo Guilherme Schneider Ristow 1
Kátia Campos de Almeida 1
(1. Depto. de Eng. Elétrica, Univ. Federal de Santa Catarina / GSP-EEL-UFSC)
INTRODUÇÃO:

O programa de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) é amplamente utilizado para estudos sobre operação em regime permanente do sistema elétrico, pois possibilita encontrar um estado operativo que otimize um critério de desempenho e, ao mesmo tempo, respeite as restrições físicas e operacionais desse sistema. Com a introdução de competição no setor de energia elétrica, as atividades de geração e transmissão foram separadas. Conseqüentemente, custos associados à serviços necessários para a transmissão (serviços ancilares), que eram embutidos no preço final da energia, precisaram ser separados do custo de geração. Um desses custos está associado ao provimento de potência reativa e controle de tensão da rede elétrica. Tal custo precisa ser modelado nos programas utilizados nos estudos sobre a operação para que sejam conhecidos os montantes a serem pagos pelos geradores que forneçam potência reativa. Torna-se, então, necessário modelar o custo de potência reativa como função objetivo do programa de FPO. Este é o objetivo do presente trabalho.

METODOLOGIA:

Este trabalho estende um programa computacional de FPO, desenvolvido anteriormente em ambiente MATLAB, introduzindo neste uma função de custo de provimento de potência reativa. O programa resolve o problema FPO através de uma técnica paramétrica. Um parâmetro e é introduzido no modelo de forma que, para e=0, o problema é relaxado e possui uma solução trivial. Conforme ε é incrementado até 1, o problema retorna à forma original e a solução trivial é rastreada até a solução final utilizando-se o método de Newton. O custo de geração de potência reativa foi modelado com base em "faixas de consumo". Por exemplo: O preço (R$/kVAr) é 10 na faixa entre 0 e 1000 kVAr (indutivo). Ao consumir mais, o preço passa a ser 20 na faixa entre 1000 e 3000 kVAr. Se for exigida mais potência reativa, o preço sobe a 30 e a faixa de operação é de 3000 kVAr até a capacidade nominal do equipamento. O mesmo é válido para a potência reativa de natureza capacitiva. A modelagem exigiu o acréscimo de variáveis e restrições ao problema original, sem no entanto, requerer modificações no procedimento genérico de solução.

RESULTADOS:

Foram simulados sistemas-teste de 2, 5, 14 e 30 barras. Notou-se um aumento no tempo de cálculo em todos os casos. Por exemplo, com o sistema de 5 barras, gastou-se 8 s para minimizar o custo de reativos em comparação com 3 s para otimizar o custo de potência ativa do programa original. Este aumento de tempo é decorrente da maior complexidade do problema e maior dimensão do sistema linear resolvido a cada iteração do método de Newton. O programa possibilita uma operação econômica do sistema elétrico. Por exemplo. o sistema de 5 barras possui 3 geradores (barras 1, 3 e 4) que, para um conjunto especificado de custos, fornecem os seguintes montantes de potência reativa: 0,80; 1 e 0,38 pu. Caso o custo da barra 4 seja multiplicado por 10,. as gerações se tornam 0,78; 1,33 e 0 pu para que a economia seja mantida. O programa permite também a análise da importância dos geradores na operação, nos quais um aumento do preço dos reativos não leva à diminuição proporcional da geração. No sistema de 14 barras, por exemplo, se forem adotados custos de reativos iguais nas barras de geração (1, 2, 3, 6 e 8), as gerações de reativo são 0; 0,05; 0,01; 0,25 e 0,17 pu. Se, por outro lado, multiplica-se por 5 o custo de geração da barra 6, as gerações se tornam: 0; 0; 0,10; 0,12 e 0,28 pu. Houve, portanto, uma diminuição de, aproximadamente, 50% na geração para um aumento de 400% no custo de reativos, indicando a importância do gerador da barra 6.

CONCLUSÕES:

A modelagem permite o uso do FPO em estudos sobre provimento de potência reativa. Além de se adaptar à realidade atual do mercado de energia elétrica, este trabalho serviu de aprendizado ao autor nos assuntos: otimização com restrições, programação orientada a matrizes e operação de sistemas de energia elétrica em regime permanente. Os resultados aqui apresentados servem, também, como motivação para outras pesquisas na área de tarifação dos serviços ancilares.

Instituição de fomento: CNPq
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: Reestruturação do setor elétrico; Custo de Potência Reativa; Fluxo de Potência Ótimo.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006