Esquemas alternativos para o passo de parametrização do método da continuação baseados em parâmetros físicos

Abstract

O método de fluxo de carga convencional é considerado inadequado para se obter o ponto de máximo carregamento (PMC) de sistemas de potência, devido à singularidade da matriz Jacobiana neste ponto. Os métodos da continuação são ferramentas eficientes para a solução deste tipo de problema, visto que técnicas de parametrização podem ser utilizadas para evitar a singularidade da matriz Jacobiana. Neste trabalho, novas opções para a etapa de parametrização do método da continuação são apresentadas. Mostra-se que variáveis com claro significado físico podem ser utilizadas na etapa de parametrização. As seguintes variáveis foram testadas: perda total de potência ativa e reativa, potência ativa e reativa na barra de referência, potência reativa das barras de geração, e as perdas de potência ativa e reativa nas linhas de transmissão (LT). Além de facilitar a implementação computacional do método de continuação, as técnicas de parametrização apresentadas simplificam a definição matemática e o entendimento do método por parte de engenheiros de potência, visto que os métodos de continuação existentes na literatura sempre utilizam técnicas de parametrização complexas, e de interpretação puramente geométrica. Resultados obtidos com a nova metodologia para os sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram que as características de convergência do método de fluxo de carga convencional são melhoradas na região do PMC. Além disso, durante o traçado das curvas PV, as diversas técnicas de parametrização podem ser comutadas entre si possibilitando o cálculo de todos os pontos da curva com um número reduzido de iterações. Diversos testes são realizados para proporcionar a comparação do desempenho dos esquemas de parametrização propostos.

The conventional load flow method is considered to be inadequate to obtain the maximum loading point (MLP) of power systems, due to the singularity of Jacobian matrix. Continuation methods are efficient tools for solving this kind of problem, since parameterizations techniques can be used to avoid such singularities. In this paper new options for the parameterization step are presented. It is shown that variables with clear physical meaning can be utilized to parameterize the power flow equations. The following variables have been tested: total real and reactive power losses, real and reactive power at the slack bus, reactive power at generator buses, and transmission line real and reactive power losses. The proposed parameterization schemes simplify the implementation of a continuation power flow, and make it easier for power engineers to understand its mathematical definition, since it uses physically meaningful parameters rather than purely mathematical and complex variables. Results obtained with the new parameterization techniques for the IEEE test systems (14, 30, 57 and 118 buses) show that the convergence characteristics of the conventional power flow method are improved at the MLP vicinity. In addition, it is shown that the proposed parameters can be switched during the tracing of the PV curve in order to efficiently determine all its points with few iterations. Several tests are carried out to compare the performance of the proposed parameterization schemes for the continuation load flow method.