Modelagem do fluxo de potência com restrições de intercâmbio entre áreas

Abstract

Estudos de intercâmbio de energia entre áreas são geralmente realizados para avaliar os benefícios econômicos da compra e venda de energia envolvendo diferentes áreas de redes elétricas interligadas.A divisão do sistema elétrico em áreas possibilita a troca de energia, torna o sistema elétrico mais robusto, e aumenta significativamente a confiabilidade no atendimento às cargas.Frequentemente, os ajustes dos intercâmbios entre as áreas são realizados de forma manual, utilizando-se aplicativos computacionais de fluxo de potência convencional, o que requer tempo, experiência e conhecimento do sistema elétrico. Uma possível solução para realizar estes ajustes de forma mais eficiente é estender a modelagem do problema de fluxo de potência convencional para incluir um conjunto de variáveis adicionais, as quais permitem um controle mais efetivo sobre os fluxos de intercâmbio entre áreas. Neste trabalho, é apresentada a formulação analítica desta extensão, visando obter simultaneamente as soluções das equações da rede elétrica em regime permanente em níveis de carregamentos distintos, satisfazendo as restrições de fluxo de potência especificados em determinadas linhas de interligação. A cada iteração da solução através do método de Newton-Raphson, a solução geral de um sistema linear subdeterminado é obtida. Os resultados numéricos obtidos da formulação computacional utilizando o sistema teste IEEE-118 barras e um sistema equivalente brasileiro, ilustram as principais características da abordagem proposta.

Abstract: Studies on electrical energy interchange are generally used to assess the economical benefits of the selling purchase between distinct areas electrically connected. The division of the power system in areas allows the energy interchange, increases its robustness and improves considerably the reliability of the power supply. Frequently, the adjustments in the power exchange are determined with the aid of computational programs (like the conventional power flow), which requires a reasonable knowledge of the electrical network. A possible approach to deal with this problem consists in extending the analytical modeling of the power flow problem to include additional variables, with direct influence on the interchange power flows. This work proposes a methodology to determine power flow solutions taking into account the constraints on the net interchange of active power between areas. These solutions are obtained by solving the set of nonlinear power flow equations, augmented by the analytical model of the active power interchange. At each iteration of the solution process through Newton-Raphson method, the general solution of an undetermined linear system is obtained. Numerical results obtained with the IEEE 118-bus test system as well as with an equivalent Brazilian network illustrate the features of the proposed methodology.