Apresentao do PowerPoint

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARFACULDADE DE ENGENHARIA ELTRICA

AVALIAO DO IMPACTO NO FLUXO DE CARGA, DA MINIMIZAO DAS PERDAS ATIVAS E DO MELHORAMENTO NO PERFIL DE TENSO DE UM ALIMENTADOR REAL DE DISTRIBUIO PELA INSERO E POSICIONAMENTO TIMO DE GERAO DISTRIBUDA USANDO O SOFTWARE ANAREDE Discente.: Vanderson Carvalho de SouzaOrientador.: Prof.Msc. Andrey Ramos Vieira 29/10/2014Tucuru - PA1129/10/2014Tucuru - PA2SUMRIOINTRODUO 1.1. Justificativa 1.2. Objetivos2. ESTUDO DE SISTEMA DE POTNCIA2.1. Fluxo de CargaGERAO DISTRIBUDA3.1. Definio3.2. Tecnologias de GD Utilizando Fontes Renovveis3.3. Tecnologias de GD Utilizando Combustveis Fsseis INFLUNCIA DA GERAO DISTRIBUDA EM FLUXO DE CARGA

29/10/2014Tucuru - PA3ALIMENTADOR REAL DE DISTRIBUIO5.1. Aspectos Gerais5.2. Modelagem do Alimentador de DistribuioRESULTADOS TRABALHOS FUTUROSREFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

41. INTRODUO

Fonte: Short (2004)Figura 1.1 - Viso de um sistema de energia eltrica29/10/2014Tucuru - PA51.1. Justificativa

O sistema de distribuio de energia eltrica foi tradicionalmente concebido para funcionar com fluxo de potncia unidirecional, sempre fluindo da subestao para atender as cargas ao longo de todo o alimentador. Ento, com o surgimento da gerao distribuda, surge a necessidade de avaliar seus impactos nesses sistemas.

1.2. Objetivos

O presente trabalho visa avaliar o impacto causado nas perdas ativas e no nvel de tenso pela conexo de gerao distribuda em um sistema de distribuio real, usando o software ANAREDE para realizar os estudos de fluxo de potncia. 29/10/2014Tucuru - PA62. ESTUDO DE SISTEMA DE POTNCIA

2.1. Fluxo de Carga

Fonte: Prprio autorFigura 2.1 Exemplo de sistema eltrico de potncia

BarraGeraoLinhaCargaBarra 1 Barra 2Barra 3VPVPQ29/10/2014Tucuru - PA72.1.1. Formulao do Problema do Fluxo de Carga

Tipo de BarraVariveis conhecidasVariveis desconhecidasFuno na redeVV, P, QBarra de refernciaPQP, QV, Barra de cargaPVP, VQ, Barra de gerao

(2.1) (2.2)Tabela 2.1 - Classificao das barras.8

Fonte: Gomes (2006)Figura 2.2 - Fluxograma para o mtodo de Newton-Raphson.29/10/2014Tucuru - PA93. GERAO DISTRIBUDA

3.1. Definies

O Instituto Nacional de Eficincia Energtica (INEE) define GD como uma expresso usada para designar a gerao eltrica realizada junto ou prxima do(s) consumidor(es) independente da potncia, tecnologia e fonte de energia.

Para Ackermann; Anderson; Sder (2001) GD uma fonte de gerao conectada diretamente na rede de distribuio ou no local de mediao do consumidor. A potncia instalada, nesta definio, no considerada relevante para sua caracterizao. Neste mesmo trabalho, os autores sugerem uma distino entre as categorias de GD:

Microgerao distribuda: ~ 1 Watt < 5 kW;Pequenagerao distribuda: 5 kW < 5 MW;Mdiagerao distribuda: 5 MW < 50 MW;Grandegerao distribuda: 50 MW < ~300 MW29/10/2014Tucuru - PA10A RESOLUO NORMATIVA N 482, DE 17 DE ABRIL DE 2012 publicada pela ANEEL e complementada na seo 3.7 do Mdulo 3 do PRODIST onde foram estabelecidos procedimentos para acesso de micro e minigeradores ao sistema de distribuio. Para efeitos desta resoluo ficaram adotadas as definies seguintes:

Microgerao distribuda: central geradora de energia eltrica, com potncia instalada menor ou igual a 100 kW e que utilize fontes com base em energia hidrulica, solar, elica, biomassa ou cogerao qualificada, conforme regulamentao da ANEEL, conectada na rede de distribuio por meio de instalaes de unidades consumidoras;

Minigerao distribuda: central geradora de energia eltrica, com potncia instalada superior a 100 kW e menor ou igual a 1 MW para fontes com base em energia hidrulica, solar, elica, biomassa ou cogerao qualificada, conforme regulamentao da ANEEL, conectada na rede de distribuio por meio de instalaes de unidades consumidoras;

29/10/2014Tucuru - PA11

Fonte: http://www.tecnometalenergiasolar.com.br/mercado.html, acessado em 04/06/2014Figura 3.1 - Exemplo de sistema eltrico centralizado. SISTEMA ELTRICO CONVENCIONAL29/10/2014Tucuru - PA12

Fonte: http://www.tecnometalenergiasolar.com.br/mercado.html, acessado em 04/06/2014Figura 3.2 - Exemplo de sistema eltrico descentralizado: com a presena de gerao distribuda. SISTEMA ELTRICO COM GERAO DISTRIBUDA133.2. Tecnologias de GD Utilizando fontes Renovveis

Fonte: ANEEL, atualizado em 25/05/2014Figura 3.3 - Matriz energtica brasileira. 143.2.1. Pequenas Centrais Hidreltricas (PCHs)

A ANEEL define no artigo 2 da RESOLUO N 394, DE 04 DE DEZEMBRO DE 1998 que: Os empreendimentos hidreltricos com potncia superior a 1.000 kW e igual ou inferior a 30.000 kW, com rea total de reservatrio igual ou inferior a 3,0 km2, sero considerados como aproveitamentos com caractersticas de pequenas centrais hidreltricas.

Fonte: Atiaia EnergiaFigura 3.4 - PCH Garganta da Jararaca (Potncia instalada, 29,3 MW). 153.2.2. Termeltrica a biomassa

Do ponto de vista energtico, biomassa todo recurso renovvel oriundo de matria orgnica, de origem animal ou vegetal, que possa ser transformada em energia eltrica, mecnica ou trmica

UsinaPotncia fiscalizada em kWMunicpioCombustvelJuru Florestal400Ananindeua-PAResduos de madeiraEbata800Belm-PAResduos de madeiraSanto Antnio60Breves-PAResduos de madeiraPampa400Belm-PAResduos de madeiraTramontina1.500Belm-PAResduos de madeiraJari Celulose55.000Almerim-PALicor NegroFonte: ANEEL, atualizado em 07/06/2014Tabela 3.1 - Usinas a biomassa em operao no estado do Par.163.2.3. Energia Elica

Denomina-se energia elica a energia cintica contida nas massas de ar em movimento (vento). Seu aproveitamento ocorre por meio da converso da energia cintica de translao em energia cintica de rotao, com o emprego de turbinas elicas, tambm denominadas aerogeradores, para a gerao de eletricidade.

Fonte: Adaptado da ANEEL.Figura 3.5 - Imagem ilustrativa de gerao de energia eltrica, a partir de aerogerador. 173.2.4. Energia Solar Fotovoltaica

Fonte: https://www.energiapura.com/content/sistema-solar-fotovoltaico-grid-tie-7-kw, acessado em 06/06/2014Figura 3.6 - Imagem ilustrativa de gerao de energia a partir de painis fotovoltaicos. 183.3. Tecnologias de GD Utilizando Combustveis Fsseis

Motores de Exploso a Pisto MACI

Lora & Haddad (2006) afirmam que os MACI constituem a mais desenvolvida tecnologia de gerao de energia distribuda e esto disponveis no mercado desde pequenas potncias (5 kW) at motores com grande capacidade (potncia de 30 MW ou maior)

Microturbinas a Gs

O termo microturbina refere-se em geral a um sistema de dimenses relativamente reduzidas composto por compressor, cmara de combusto, turbina e gerador eltrico, com uma potncia total disponvel no superior a 1.000 kW, e so sistemas de gerao eltrica concebida para GD.

Motor Stirling

O motor Stirling classificado como uma mquina de combusto externa. Ele projetado, na maioria das vezes, para pequenas capacidades (1-25 kW) e est sendo produzido atualmente em quantidades pequenas para aplicaes especficas.

29/10/2014Tucuru - PA194. INFLUNCIA DA GERAO DISTRIBUDA EM FLUXO DE CARGA

Fonte: Adaptado de Lora e Haddad (2006)Figura 4.1 - Configurao do alimentador GUL-155. 29/10/2014Tucuru - PA20BarramentoTipoCargaAtiva (kW)Reativa (kvar)SE-1Referncia (V)--CG-2Carga (PQ)870275CG-3Carga (PQ)800255CG-4Carga (PQ)1160370CG-5Carga (PQ)1260400CG-6Carga (PQ)470150CG-7Carga (PQ)2170690Total da rea67302140Fonte: Adaptado de Lora e Haddad (2006)Tabela 4.1 - Carregamentos de rea.29/10/2014Tucuru - PA21TrechoR%X%B (kvar)Barra deBarra paraSE-1CG-210,026,162,92CG-2CG-330,078,3188,76CG-3CG-410,026,162,92CG-4CG-55,013,131,46CG-5CG-65,013,131,46CG-6CG-710,026,162,92CG-7CG-810,026,162,92Fonte: Adaptado de Lora e Haddad (2006)Tabela 4.2 - Dados dos trechos de linhas.29/10/2014Tucuru - PA224.1. SIMULAO DO CASO BASEVariveisValores obtidosPotncia ativa da fonte6.959,1 kWPotncia reativa da fonte2.275,6 kvarTenso na barra da fonte13,8 kV ou 1 puTenso na barra CG-213,62 kV ou 0,9871 puTenso na barra CG-313,16 kV ou 0,9537 puTenso na barra CG-413,03 kV ou 0,9442 puTenso na barra CG-512,98 kV ou 0,9406 puTenso na barra CG-612,95 kV ou 0,9381 puTenso na barra CG-712,89 kV ou 0,9341 puTenso na barra CG-812,89 kV ou 0,9342 puPerdas ativas totais229,2 kWPerdas reativas totais135,9 kvar29/10/2014Tucuru - PA23Caso 1 Com GD na Barra CG-7 e Fonte Conectada (GDCarga) 4 Mquinas

Fonte: Adaptado de Lora e Haddad (2006)Figura 4.6 - Configurao com GD na barra CG-7. 10800 kW29/10/2014Tucuru - PA32VariveisValores obtidosPotncia ativa da fonte-3.791,0 kWPotncia reativa da fonte2.772,1 kvarTenso na barra da fonte13,8 kV ou 1 puTenso na barra CG-213,75 kV ou 0,9966 puTenso na barra CG-313,68 kV ou 0,9913 puTenso na barra CG-413,68 kV ou 0,9911 puTenso na barra CG-513,69 kV ou 0,9922 puTenso na barra CG-613,72 kV ou 0,9945 puTenso na barra CG-713,8 kV ou 1,0002 puTenso na barra CG-813,8 kV ou 1,0003 puPerdas ativas totais279,7 kWPerdas reativas totais232,1 kvarTabela 4.9 - Resultado do fluxo de potncia Caso 5. 29/10/2014Tucuru - PA33Caso 6 Com GD na Barra CG-7 e rea Toda Ilhada (GD = Carga) 3 Mquinas

Fonte: Adaptado de Lora e Haddad (2006)Figura 4.7 - Configurao ilhada com GD na barra CG-7. 29/10/2014Tucuru - PA34VariveisValores obtidosPotncia ativa da GD6.772,7 kWPotncia reativa da GD1.755,2 kvarTenso na barra da fonte13,8 kV ou 1 puTenso na barra CG-213,52 kV ou 0,9800 puTenso na barra CG-313,58 kV ou 0,9842 puTenso na barra CG-413,62 kV ou 0,9867 puTenso na barra CG-513,65 kV ou 0,9890 puTenso na barra CG-613,69 kV ou 0,9924 puTenso na barra CG-713,8 kV ou 1,0000 puTenso na barra CG-813,8 kV ou 1,0001 puPerdas ativas totais41,2 kWPerdas reativas totais-322,6 kvarTabela 4.10 - Resultado do fluxo de potncia Caso 6.355. ALIMENTADOR REAL DE DISTRIBUIO

5.1. Aspectos Gerais

Figura 5.1 - Alimentador real de distribuio.36Cabos do alimentadorTipoQuantidade de trecho1/0 CA22/0 CA1624/0 CA39336.4 CA51150 CS26Tabela 5.1 - Informaes sobre os cabos que compe o alimentador.Elementos que compe o alimentadorQuantidadeDisjuntor da subestao (DJ)1Chave (CH)67Jumper (SJ)32Banco de capacitor (BC)2Fly-tap (FT)11Mufla (MF)21Chave normalmente aberta (NA)3Transformado de distribuio (TR)84Tabela 5.2 - Informaes gerais sobre os elementos que compe o alimentador29/10/2014Tucuru - PA375.2. Modelagem do Alimentador de Distribuio

Figura 5.6 - Trecho do alimentador real de distribuio. 336.4 CA2 CA38

/m

/mBase Adotada para a Representao do Sistema eltrico em pu100 MVA e 13,8 kVImpedncia BaseImpedncia de Sequncia do trecho em /m Cabo 2 CAComprimento do Trecho 13,83 m

29/10/2014Tucuru - PA39Impedncia em pu

40

Figura 5.7 - Diagrama unifilar de um sistema de distribuio real. 29/10/2014Tucuru - PA416. RESULTADOSAs anlises realizadas no presente captulo esto divididas em duas etapas. Primeiramente ser apresentada a execuo do fluxo de potncia para o caso base (Figura 5.7), cujo objetivo a verificao da convergncia do problema. Na segunda etapa ser feito a alocao de uma unidade de gerao distribuda com injeo de potncia ativa de 1600 kW nas 57 barras do alimentador. Para cada alocao, ser mapeado as perdas ativas e reativas assim como o perfil de tenso impactados na presena da GD.6.1. Anlise do Fluxo de Potncia para o Caso Base

Figura 6.1 - Relatrio de convergncia final. 29/10/2014Tucuru - PA42

Figura 6.2 - Trecho do alimentador no software ANAREDE. 29/10/2014Tucuru - PA436.2. Anlise do Caso Base na Presena de Gerao DistribudaFigura 6.3 - Perdas ativas e reativas totais no alimentador para o caso base na presena de uma unidade de gerao distribuda com injeo de potncia ativa de 1600 kW. 29/10/2014Tucuru - PA44Perdas ativas em [kW]Perdas reativas em [kVAr]Sem GD38,952,9Com GD na barra 3416,721,8Diferena entre as perdas22,231,1Tabela 6.1 - Perdas ativas e reativas totais no alimentador com e sem GD.29/10/2014Tucuru - PA45Figura 6.4 - Comparativo entre o perfil de tenso do alimentador com e sem GD conectada na barra 34. 29/10/2014Tucuru - PA46Figura 6.5 - Comparativo entres as perdas ativas com e sem GD conectada na barra 34. 29/10/2014Tucuru - PA477. TRABALHOS FUTUROSFazer uso do algoritmo gentico para realizar alocao de maior nmero de unidades de GD.

Verificar qual o maior nmero de GD e sua respectiva potncia que pode ser conectada no alimentador, se possvel usando AG.29/10/2014Tucuru - PA487. REFERNCIAS BIBLIOGRFICASACKERMANN, T.; ANDERSSON, G.; SODER, L. Distributed generation: a definition. Elsevier: Electric Power Systems Research 57, p.195 -204. 2001.ALMEIDA, W. G.; FREITAS, F. D. Circuitos polifsicos. Braslia: Finatec, 1995.ANDERSON, P. M. Analysis of faulted power systems. Ames: Iowa State University Press, 1973.ANEEL, Atlas de energia eltrica do Brasil. 3 ed. Disponvel em: Acesso em: 01 Junho 2014.ANEEL, Banco de Informaes de Gerao. Disponvel em: Acesso em: 25 maio 2014.29/10/2014Tucuru - PA49FIMSoluo

FluxogramaMtodo de Newton-Raphson

SE-1

CG-2

CG-3

CG-4

CG-5

CG-6

CG-7

CG-8

SE-1

CG-2

CG-3

CG-4

CG-5

CG-6

CG-7

CG-8

SE-1

CG-2

CG-3

CG-4

CG-5

CG-6

CG-7

CG-8

GD

SE-1

CG-2

CG-3

CG-4

CG-5

CG-6

CG-7

CG-8

GD

SE-1

CG-2

CG-3

CG-4

CG-5

CG-6

CG-7

CG-8

GD

SE-1

CG-2

CG-3

CG-4

CG-5

CG-6

CG-7

CG-8

GD

CG-2

CG-3

CG-4

CG-5

CG-6

CG-7

CG-8

GD

SUBESTAO

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

38

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57