Determinação da instabilidade de tensão associada à bifurcação sela-nó

Abstract

A presente tese de doutorado aborda a determinação da instabilidade de tensão associada à bifurcação sela-nó. Uma revisão teórica dos mecanismos que conduzem os sistemas à instabilidade de tensão e as principais abordagens utilizadas para a detecção da bifurcação sela-nó são apresentadas. Um aprofundamento teórico da bifurcação sela-nó em sistemas algébrico-diferenciais e sua relação com o processo de instabilidade de tensão é explorado. Na literatura, a maior parte das abordagens utiliza modelos estáticos para avaliar a estabilidade de tensão. Nesta tese, além de uma modelagem estática baseada no método da continuação, é utilizada uma modelagem dinâmica, a qual representa o sistema por um conjunto de equações algébrico-diferenciais. Estudos comparando a limitação da abordagem estática na correta determinação da bifurcação sela-nó do sistema em relação a adoção de abordagens dinâmicas são realizados. Outros fatores que exercem fortes influências na determinação correta da bifurcação sela-nó são o modelo de carga e os limites do sistema de excitação dos geradores. Modelos estáticos e dinâmicos para representar a carga do sistema e análises com o objetivo de mostrar o efeito da carga na detecção da bifurcação sela-nó são apresentados. Em relação a modelagem de limitadores, são propostos novos modelos para representar analiticamente o efeito de limadores de tensão de campo do sistema de excitação, os quais são incluídos na análise modal. Para tornar mais precisa as condições iniciais da análise modal e permitir a detecção da bifurcação sela-nó estática, foi implementada uma metodologia baseada no método da continuação que leva em conta a modelagem detalhada de limitação de potência reativa, a qual considera limites de tensão de campo e potência aparente da armadura e modelos de carga dependentes da tensão. Aborda-se ainda a detecção direta da bifurcação sela-nó em a partir de um modelo dinâmico do sistema representado por um conjunto algébrico-diferencial. Um estudo da viabilidade da aplicação do método direto utilizando-se um pequeno sistema é apresentado. São realizadas comparações de resultados obtidos com a utilização dos modelos estáticos e dinâmicos usados para representar o sistema e a carga, e uma análise dos pontos onde ocorre a bifurcação sela-nó em cada modelagem. Para validação dos modelos e da metodologia foram utilizados os sistemas testes WSCC, New England e um sistema equivalente do sistema Interligado representando a região sul do Brasil.