Monitoramento e detecção de potenciais violações de distorções de tensão harmônica totais a partir de dados provenientes de sistema de medição de sincrofasores

Abstract

Esta dissertação tem por objetivo o desenvolvimento de estratégias de monitoramento e detecção de potenciais violações de Distorções de Tensão Harmônica Totais (DTHTs) a partir de dados provenientes de Sistemas de Medição de Sincrofasores (SMSFs). Busca-se aproveitar a infraestrutura existente no Sistema Interligado Nacional (SIN) e desenvolver ferramentas de suporte ao monitoramento de indicadores de Qualidade de Energia Elétrica (QEE), com ênfase nas DTHTs, obedecendo as diretrizes estabele- cidas pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), por meio de Procedimentos de Rede. O processamento dos dados advindos dos sistemas de medição de sincrofa- sores compreende as etapas de aquisição, tratamento e geração de séries de dados temporais de DTHT com resolução de 10 minutos. Essas séries são então utilizadas para a construção do indicador diário DTHTD95% e para a emissão de um alerta de potencial violação de limiar, quando apropriado. Para complementar a análise, um modelo foi desenvolvido para estimar um intervalo de confiança de DTHTs referido ao primário de um Transformador de Potencial Capacitivo (TPC), utilizando séries de dados diárias de DTHT, dados históricos de campanhas de medição e fatores de cor- reção normalizados extraídos de um modelo de transformador de potencial capacitivo. De forma complementar, avaliou-se o uso de um fator de segurança para ampliar o intervalo estimado, permitindo a estimação de séries de dados no primário de um TPC, contribuindo para a sinalização de potenciais violações a partir dos dados de DTHT recebidos pelo SMSF. Todas essas informações são publicadas em um banco de da- dos InfluxDB, possibilitando sua visualização em ambiente Grafana. Os resultados abrangem a etapa de processamento dos dados provenientes do SMSF, a validação do modelo de estimação do intervalo de confiança para medições no lado primário e a avaliação do potencial de aplicação dessa modelagem em séries de dados diárias de DTHT em um ponto de monitoramento do SIN.

Abstract: This dissertation aims to develop monitoring and detection strategies for potential vi- olations of Total Harmonic Voltage Distortion (THDv) based on data obtained from Synchrophasor Measurement Systems (SMS). The proposed approach seeks to leve- rage the existing infrastructure of the Brazilian National Interconnected System (SIN) and to develop support tools for monitoring Power Quality (PQ) indicators, with empha- sis on THDv, in compliance with the guidelines established by the Brazilian National Electric System Operator (ONS) through its Grid Procedures. The processing of data acquired from synchrophasor measurement systems comprises the stages of data acquisition, preprocessing, and the generation of THDv time series with a 10-minute resolution. These time series are then used to compute the daily indicator DTHTD95% and to issue alerts of potential threshold violations when applicable. To complement the analysis, a model was developed to estimate a confidence interval for THDv referred to the primary side of a Capacitive Voltage Transformer (CVT), using daily THDv time series, historical data from measurement campaigns, and normalized correction factors extracted from a CVT model. Additionally, the use of a safety factor was evaluated to expand the estimated interval, enabling the estimation of primary-side THDv time series and contributing to the identification of potential violations based on THDv data received by the SMS. All processed information is published in an InfluxDB database, allowing visualization in a Grafana environment. The results encompass the data processing stage of synchrophasor measurements, the validation of the confidence interval estima- tion model for primary-side measurements, and the assessment of the applicability of this modeling approach to daily THDv time series at a monitoring point within the SIN.