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ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE TENSÃO EM CASOS DE CONTINGÊNCIAS DUPLAS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO COM COMPENSAÇÃO PARALELA

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 tanto a transmissão de energia quanto 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 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, foi selecionado dois 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 dois 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.
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ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE TENSÃO EM CASOS DE CONTINGÊNCIAS DUPLAS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO COM COMPENSAÇÃO PARALELA

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.654112526028

  • Palavras-chave: Fluxo de Potência. Energia Elétrica. Contingências Múltiplas. Estabilidade de Tensão.

  • Keywords: Power flow, Electric power, Multiple contingencies, Voltage stability.

  • Abstract: The Brazilian power system and its transmission networks have expanded significantly in size and complexity, leading to heightened challenges related to failures—such as energy supply interruptions caused by external events—and instabilities characterised by abrupt variations in electrical parameters (e.g., voltage and frequency). These phenomena adversely affect both power transmition and system reliability. This study analyses double contingencies in transmission lines under the N-2 criterion and their effects on the stability of a 33-bus test system, defined as the ability to maintain operational equilibrium after events such as weather-induced failures in network components. Three distinct scenarios were examined: base case, post-contingency, and post-parallel compensation. Parallel compensation was implemented in the final stage as a method to improve the operational profile of system buses after contingencies, ensuring electrical parameters remained within limits established by Brazil’s National Electric System Operator (ONS). The double contingencies were simulated using the ANAREDE software, with power flow solved via the Newton-Raphson method. Of 2,465 simulated cases, 1,104 achieved convergence. Two cases were selected based on the severity of voltage drops observed at system buses, compared to ONS emergency operating limits. The FLUPOT software determined the reactive power required to correct voltages at critical buses (those exceeding the ONS emergency range of 0.90 to 1.05 pu). Compensation was individually tailored for each case. Post-compensation, voltage levels at critical buses were restored to acceptable limits. PV curve analysis across the three scenarios (pre-contingency, N-2 post- contingency, and post-compensation) revealed significant voltage reductions, particularly at buses 965, 964, 976, and 1210. Initially, both cases exhibited voltage stability and loadability margins below 4% (the minimum recommended threshold). However, parallel reactive compensation increased these margins to ONS-approved levels, ensuring secure and reliable system operation..

  • Heloisa Piano Ghellere
  • Cristiane Lionço de Oliveira
  • Evandro Andre Konopatzki
  • Filipe Marangoni
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