Estratégia para a Introdução de Fontes Distribuídas de Geração e Armazenamento de Energia de Baixas Potências em Redes de Distribuição

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1 Esraégia para a Inrodução d Fons Disribuídas d Gração Armaznamno d Enrgia d Baixas Poências m Rds d Disribuição Papr cod: B-064 hm :RNCSEP V. A. Popov, L. N. Canha*; F. A. Farr, Univrsidad Fdral d Sana Maria - Programa d Pós-Graduação m Engnharia Elérica Fon: (55)0-8147/Fax: (55) * lncanha@c.usm.br A. L. König, D. P. Brnardon* RGE - Rio Grand Enrgia S.A. - Divisão d Opração do Sisma Elérico Rua Vrador Mário Pzzi, 770, CEP , Caxias do Sul, RS, Brasil * dbrnardon@rg-rs.com.br Rsumo: A insalação d ons d gração disribuída nas rds d disribuição rprsna uma opção às concssionárias para a xpansão do orncimno d lricidad dnro do aual modlo compiivo do mrcado d nrgia lérica. A prsnça d várias ons, msmo com pqunas poências sm a injção d nrgia na rd primária, podrá provocar prurbaçõsnas prdas nívis d nsão do sisma. Em alguns casos, pod-s r a ncssidad d adoar providências para viar uma possívl inluência ngaiva das msmas sobr a qualidad da nrgia orncida aos consumidors. Es rabalho aprsna a primira apa das psquisas sobr gração disribuída propõ modologias para avaliar a inluência das ons d gração disribuída d pquno por sobr os principais parâmros dos modos d opração das rds d disribuição (prdas quda d nsão). Palavras-chav: Gração Disribuída; Qualidad da Enrgia Elérica; Prdas; Esimação d Esado; Célula d Combusívl. 1. Inrodução Os úlimos anos êm rgisrado, m vários paíss, o crscn inrss nas psquisas ralização d projos visando à uilização da gração disribuída. Em paricular, os dados aprsnados plo Elcric Powr Rsarch Insiu (EPRI) mosram qu nos EUA, aé 010, aproximadamn 5% das novas insalaçõs já lvam m cona a gração disribuída (GD) (Caliórnia Enrgy Commission, 00). A cnologia d GD muias vzs sá inrligada com os problmas d acumulação d nrgia m suas várias ormas: lérica, érmica, lromagnéica, mcânica, ar-comprimido hidrogênio. Considram-s como ons d gração disribuída (FGD) os quipamnos radicionais, como os gradors a disl ou a gás; cnologias mais modrnas, como as microurbinas ou células d combusívl, as quais comçam a nrar gradaivamn no mrcado; as ons alrnaivas d nrgia, m primiro lugar, os gradors ólicos ou movidos a biomassa ou os quipamnos qu são m ságio d dsnvolvimno ss m laboraório como os suprconduors, lywls, c. (Schonung, 001). A sraégia d uso racional da gração disribuída dv sr dinida conorm as condiçõs próprias d cada país, rgião ou sado. No procsso d dsnvolvimno da sraégia d inrodução das FGD nas rds d disribuição, dvm sr analisados os problmas grais qu diiculam o amplo dsnvolvimno ds ipo d gração: os aspcos posiivos, ano para os orncdors d nrgia quano para os consumidors, incluindo aé msmo os bnícios para a socidad (p. x. pla rdução da poluição ambinal), as caracrísicas do orncimno d nrgia, considrando a prsnça d rcursos alrnaivos, a possibilidad do uso icin da cogração, as barriras jurídicas normaivas, nr ouras. É d grand conhcimno qu os alos invsimnos ncssários, a iciência lérica insuicin, ausência d inra-sruura ncssária para a opração manunção dos quipamnos são as maiors diiculdads para a ampla uilização das micrograçõs, spcialmn as modrnas cnologias. Da msma orma, o nívl dsas diiculdads pod sr dirn para vários paíss. Evidnmn alguns paíss possum maiors vanagns a parir do domínio d ais cnologias da produção dos quipamnos m larga scala. Oura imporan considração rr-s ao cuso da nrgia lérica comparado ao cuso d ouros rcursos nrgéicos. A políica nacional na ára nrgéica é um aor imporan qu pod dinir o uuro dsnvolvimno das micrograçõs disribuídas. A criação d vanagns sobr os imposos, a rdução dos juros rlacionados à abrura d

2 linhas d crédio ncssárias à ralização dss projos podm, da msma orma, rduzir as diiculdads rlacionadas aos alos invsimnos. É imporan salinar qu hoj m dia a maioria dos consumidors, incluindo aé msmo as concssionárias, não dispõm d conhcimno sobr as vanagns qu podm advir da gração disribuída. Para os consumidors, na maioria das vzs, o valor do invsimno é mais imporan do qu as dspsas opracionais. As concssionárias ambém nm smpr podm analisar odos os aspcos posiivos das micrograçõs. Ao conrário, las criam diiculdads adicionais dvido à laboração d conraos spciais com os consumidors qu acabam por aumnam as diiculdads écnicas para a ligação das micrograçõs com as rds d disribuição. Em gral, as vanagns qu as graçõs disribuídas podm orcr para as concssionárias: a) rdução das prdas d nrgia; b) aumno da qualidad da nrgia; c) compnsação d alraçõs d carga; d) aumno da coniabilidad; ) corrção do aor d poência; ) rdução do dsquilíbrio d carga nas ass nas rds; g) aumno da vida úil dos quipamnos (Caliórnia Enrgy Commission, 00). Os dois primiros aors sorm alraçõs mais signiicaivas, indpndnmn d qual ipo d on d gração é uilizada para a gração disribuída. Já os nívis d alraçõs dos ouros aors, dpndm do ipo d on, consrução rgim d opração dos quipamnos qu azm a inrac com as rds léricas. É naural qu o nívl da inluência sobr os parâmros das rds d disribuição dpnd da poência das ons d microgração. Em gral, odos os quipamnos podm sr divididos m 3 cagorias: aé 100k sm injção d nrgia na rd primária; aé 1M concados diramn nos alimnadors (ALs) dnro da rd d disribuição (RD) ou barras das SE; acima d 1 M. Es rabalho aprsna a primira apa da psquisa sobr gração disprsa propõ modologias para avaliar a inluência das ons d gração disribuída d pquno por sobr os principais parâmros dos modos d opração das rds d disribuição. Como xmplo, são considradas as células d combusívl (FC) por possibiliarm a laboração d uma anális mais ampla uma vz qu, no caso d opração m conjuno com lrolisadors, para a produção d H, é possívl analisar o uncionamno da FC como grador do lrolisador como consumidor d nrgia lérica. Uma vz qu as micrograçõs disribuídas, insaladas nas RD, msmo sm a injção d nrgia na rd primária (RP) inlum sobr o nívl d nsão do sisma, podm, da msma orma, colaborar para a rdução no númro d consumidors andidos com nsão inadquada rduzir as prdas écnicas d nrgia. Por ouro lado, a inluência pod aingir não só o rgim d nsão, mas ambém a dinição dos parâmros dos mios d conrol d nsão. Em alguns casos pod-s r a ncssidad d rajusar os aps d alguns ransormadors d disribuição (Ds) para viar uma possívl inluência ngaiva das msmas sobr a qualidad da nrgia orncida aos consumidors. Como o sudo raa da insalação d FGD, d pquno por, orna-s ncssário uilizar dados os mais prcisos possívis sobr os modos d opração das rds d disribuição. Foram criados algorimos qu lvam m cona são capazs d procssar odas as inormaçõs disponívis nos procssos d opração das rds d disribuição. Para a dinição dos prjuízos causados plas violaçõs nos nívis prmissívis d nsão analisar a inluência das FGD sobr as prdas nas rds d disribuição, as concssionárias dvm r a possibilidad d modlar adquadamn as cargas (p. x. para cada hora) m sguida calcular a nsão as prdas ao longo dos ALs, ano para as RD quano para as rds d baixa nsão (B).. Esimação d sado m sismas d disribuição Conorm mosram as xpriências, as inormaçõs disponívis nas companhias d nrgia sobr a carga lérica da maioria dos consumidors são, gralmn, os dados d consumo mnsal. Enrano, ss dados são insuicins para modlagm dos modos d opração. Dvido à grand quanidad d consumidors qu consium o sisma d disribuição, orna-s impossívl moniorar o comporamno d suas cargas aravés d mdiçõs, sndo ncssária a criação d modologias para a simaiva das msmas. Para obr um mlhor procssamno dos dados disponívis nas concssionárias, para a convrsão do consumo d nrgia m dmanda horária, é proposo um méodo com bas no uso d curvas ípicas d carga. As curvas ípicas rprsnam o comporamno diário d carga dos consumidors similars gralmn aprsnam-s sob a orma d valors normalizados. O númro óimo d curvas ípicas d carga dv sr dinido d acordo com a divrsidad dos consumidors. Inicialmn, para cada class, oram criadas subclasss, dirnciadas plos valors do consumo mnsal d nrgia lérica aividad conômica. É imporan salinar qu, na maioria das vzs, os dados disponívis para a consrução das curvas ípicas não são suicins para a uilização d méodos saísicos, porano, ns rabalho são uilizados algorimos méodos mais adquados para o procssamno das mdidas. O algorimo uilizado para a consrução da curva d carga horária dos Ds, basia-s no consumo mnsal d nrgia nas curvas ípicas, prmiindo dirnciar dias úis inais d smana (Popov, 003). As simaivas prévias d carga dos Ds são corrigidas com rlação às mdidas vriicadas na saída dos ALs, lvando m considração as dirnças d carga o nívl d coniabilidad dos dados iniciais. A coniabilidad é drminada plo cálculo da média pondrada das variâncias das curvas ípicas d carga. Para cálculo do luxo d carga na RP criou-s um sowar dnominado ASD Anális d Sismas d Disribuição, o qual prmi vriicar odas as caracrísicas léricas m mpo ral ou quas ral, ais como: quda d nsão, poências aiva raiva, aor d poência, prdas, curo-circuio opologia gráica da rd.

3 3. Inluência das FGD sobr as prdas écnicas É imporan considrar o crscimno, no cnário mundial, do inrss pla xpansão da gração disribuída nos sismas d disribuição qu, m alguns casos, prvêm a implanação d ons d nrgia não convncionais. Por isso, os méodos proposos para calcular as prdas écnicas dvm prmiir lvar m cona a inluência da uilização dss mios d gração d nrgia nas rds d disribuição (muias vzs com poências rlaivamn baixas) para o cálculo do nívl das prdas d nrgia. Como cada concssionária dispõ d um conjuno próprio d dados sobr su sisma, sa sção aprsna vários modlos para o cálculo da inluência das FGD sobr as prdas écnicas, orinados para os dirns nívis das inormaçõs disponívis. Iso possibilia às concssionárias não ajusar (na maioria das vzs, d orma incorra) os dados iniciais às xigências d um drminado modlo, mas o invrso, scolhr o modlo qu mlhor s nquadr aos dados disponívis na companhia Modlo 1 Os méodos usados para a drminação das prdas écnicas m rds d disribuição, primiramn dpndm do carár quanidad d inormaçõs disponívis nas companhias léricas. Considra-s qu o méodo d mais ala prcisão é o qu pod orncr o valor das prdas para cada lmno da rd lérica, com bas nas caracrísicas do luxo d carga rgim d opração do sisma, conorm a Eq. (1): i,i + 1 = 3 / i,i + 1 = 1 i,i + 1, R I (1) ond: I i,i + 1,, R i,i + 1, = cargas parâmros dos lmnos d rd nr os nós i i+1 no príodo d mpo. Esa abordagm pod sr ivamn vrdadira com a vriicação d duas condiçõs: 1 - a concssionária dv possuir um sisma compuacional qu proporcion a ralização dos cálculos dos modos d opração das rds léricas (drminação do luxo d carga nsão nos nós da rd) m mpo ral ou quas ral, o qu nauralmn supõ a xisência d um sisma d mdidas rmoas m cada AL do sisma d disribuição; - a prsnça d um algorimo para o cálculo das cargas léricas qu possibili lvar m cona corramn oda a inormação disponívl nas concssionárias garanir a adquação máxima da modlagm do modo d opração das rds. Por iso, na uilização do modlo (1), o problma principal é a simação d sado das rds léricas. A simação das alraçõs nas prdas d nrgia das rds d disribuição com a insalação d FGD raliza-s d orma basan simpls quando é possívl uilizar o Modlo 1. Para isso, basa azr cras alraçõs nas curvas d carga dos ransormadors d disribuição ond sá prvisa a insalação das FGD rpir os cálculos. 3.. Modlo Muias vzs, as concssionárias usam uma única curva ípica d carga sm dirnciação para dias úis, sábados domingos ou por alguma razão, não êm a possibilidad d ralizar o cálculo prmann do luxo d carga m mpo ral ou quas ral. Além disso, algumas vzs as concssionárias. Em paricular isso pod aconcr quando as SEs não dispõm d mdidas rmoas, as mdidas d poência, d corrn d nsão na saída dos ALs, ralizam-s aravés da liura dira dos mdidors uada plos opradors da SE. Ns caso, o cálculo d prdas d nrgia, para cada lmno da rd, d acordo com a Eq. (1), pod sr ralizado, para um dia ípico, p. x., somn para um dia úil. Porém, a dinição d prdas d nrgia para uma smana, d acordo com a msma xprssão, pod não sar oalmn corra. Para sa siuação é rcomndávl uilizar o sguin modlo (Zlzko, 1989) para cálculo das prdas d nrgia: = d D () ond: = prdas d nrgia calculadas para um mpo ingral ; d = prdas d nrgia calculadas, por xmplo, d acordo com o Modlo 1 para o dia no qual oram ralizadas as mdidas complas d carga; D = duração quivaln m dias, d algum príodo d mpo. D uma orma mais simpls, o parâmro D pod sr dinido como a sguir: ou d N D = (3) d k D = (4) N

4 ond: d = orncimno d nrgia no dia m qu oi ralizado o cálculo das prdas d nrgia d ; = orncimno d nrgia m odo o príodo d mpo (N dias); K = coicin d orma, calculado na bas dos N valors d consumo diários d nrgia m odo o príodo d mpo. No caso d uso do Modlo para a anális da inluência das FGD, o parâmro D pod sr dinido acilmn. Supondo qu sja uilizado um lrolisador com poência P, como on d armaznamno d nrgia, oprando horas por dia uma pilha d células d combusívl com as caracrísicas corrspondns a P. S sivr prviso o uso das células d combusívl m N dias, duran um príodo d mpo d N dias, não a Eq. (3) pod sr ransormada como sgu: D [ + N (P P )] d P ) N = (5) ( + P No caso da dinição d D com bas na Eq. (4) o valor do coicin d orma pod sr corrigido, como sgu: N N i i (P P ) N (P P ) N + + i 1 i 1 k = = = N N i + in (P P ) + N (P P ) i = 1 i = 1 ond: i = consumo diário d nrgia d odos consumidors do AL. Enão, lvando m cona a Eq. (4), m-s: (6) D = N N i + i (P P ) + N (P P ) i = 1 i = 1 (7) (d + P P ) No caso da insalação d mais d uma FGD ao longo do AL, supõ-s qu odas uncionam m sincronismo. Assim sndo, para o rcálculo dos parâmros D, com o uso d qualqur órmula, qu connha os parâmros P P é ncssário considrar os somaórios das poências corrspondns às FGD. Supondo qu a FGD gr somn poência aiva, não o carár d consumo d nrgia raiva ica sm alraçõs. É possívl mosrar qu o nívl das alraçõs no somaório das prdas diárias d nrgia nas linhas d disribuição, no caso da insalação d células d combusívl m algum nó m, pod sr dinido conorm a Eq. (8). R i δ( ) = d P j, P j, P P (8) i Pm Vn j Πi j Πi ond j Πi signiica qu no procsso do cálculo da soma é prciso lvar m cona odos os valors d consumo d nrgia dos ransormadors d disribuição j qu rcbm nrgia aravés do lmno da rd i, i Pm. Iso signiica qu no procsso d dinição do somaório é ncssário analisar sqüncialmn odos os rchos da rd qu são localizados no caminho do orncimno d nrgia para o nó m, j, j,, são as nrgias consumidas plo nó j, nos príodos d uncionamno do lrolisador da célula d combusívl, rspcivamn, nos dias m qu oram ralizados os cálculos das prdas d nrgia. Na práica aual, é complicado dinir valors d j,, j, para cada um dos nós do AL. Em conraparida, a nrgia consumida no msmo príodo d mpo é basan ácil d drminar para a oalidad da carga do AL. Dian do xposo, pod sr uilizada a idéia qu srv como bas para a drminação da rsisência quivaln da linha. δ( ) d = i Pm R i P Vn j Πi Σ, j P j Πi Σ, j P P (9) Σ,,, Σ,, Σ, Aqui Σ = Σ,,, Σ Σ = ond Σ = valors d nrgia consumida por odos os consumidors do AL no príodo d uncionamno do lrolisador da célula d combusívl, rspcivamn; Σ = consumo gral d nrgia d odos os consumidors do AL. No caso da uilização d mais d uma célula d combusívl m vários nós do AL, a anális do io gral pod sr dinida no procsso da xcução dos cálculos sqünciais. Por xmplo, dpois da insalação da célula d combusívl no nó m dv-s ralizar os novos cálculos dos parâmros.

5 Σ = Σ + P P ; Σ, =, + P Σ ; =, Σ, P ; Σ m = m + P P Após, a simaiva do io da insalação das células d combusívl no nó sguin da rd, procssa-s com bas na Eq. (9), com os parâmros já alrados Modlo 3 Em muias concssionárias, o sowar uilizado aualmn para a modlagm das cargas léricas simação d sado do sisma d disribuição, sá dircionado para uma simaiva somn dos valors d dmanda máxima. Iso orc a possibilidad d dinir-s o luxo d carga corrspondn calcular os valors das prdas d poência, P máx, d acordo com ais condiçõs opracionais. Ns caso, as prdas d nrgia podm sr calculadas uilizando-s a sguin órmula: = P τ (10) máx No caso gral, τ, da Eq. (10), pod sr dinido como sgu: τ = M( A A máx ) ond: M = símbolo d xpcaiva mamáica; A = valor da ordnada da curva d carga. Na práica, o parâmro τ pod sr calculado com bas nas unçõs analíicas, proposas na liraura, (Zlzko, 1989). No caso da uilização do Modlo 3 para a anális da inluência da insalação d uma FGD, é claro qu as alraçõs no valor d P dpndm somn da poência da FGD, supondo qu sua uilização sja prvisa para o máx horário d pona do AL. O valor da rdução das prdas d poência por dvido à insalação da FGD, por xmplo, no nó m, pod sr simada da sguin orma: Ri δ( P ) = Pj P P (11) V i P m n j Πi ond: P = poência da FGD. Dpois da corrção das cargas P m+1 = P m P, é possívl dinir o io da diminuição das prdas d poência drminada pla insalação da FGD no nó sguin da rd. Nauralmn, ns caso, dvm sr uilizados os msmos valors d carga para odos os nós da rd qu oram usados nos cálculos iniciais d Pmáx. O sgundo componn da Eq. (10), calcula-s da sguin orma: + (P P )N máx= Pmáx P ond: P = poência da on d armaznamno d nrgia (p.x., um lrolisador); = mpo d uncionamno da on d armaznamno d nrgia Modlo 4 D uma orma simpliicada, as inormaçõs sobr as cargas léricas no sisma d disribuição podm sr dinidas com bas no consumo mnsal d nrgia dos consumidors. Ess dados possibiliam dinir as dmandas médias dos ransormadors d disribuição calcular o luxo d poência média. Com bas nss dados é possívl calcular as prdas d poência qu corrspondm a s rgim opracional. Ns caso, as prdas d nrgia podm sr calculadas com bas na Eq. (1). = Pmd k (1) ond: k é o coicin da orma da curva d carga do AL ou da SE. Uilizando o Modlo 4, para a anális da inluência da insalação d uma FGD, o valor d Pmd pod sr corrigido por analogia com a Equação 8 lvando m cona as alraçõs da carga média para o inrvalo d mpo (N dias) do nó ond sá insalada a FGD. δ( P ) md = i Pm R V i n j Πi P Pj + P N ond: P = poência da FGD; P = poência da on d armaznamno d nrgia (p.x., um lrolisador); = mpo d uncionamno da on d armaznamno d nrgia.

6 Para os cálculos do valor novo do coicin d orma é mais simpls ralizá-los diramn, azndo as alraçõs corrspondns na curva d carga diária do AL. Enrano, o valor novo d k ambém pod sr rcalculado d acordo com a Eq. (13): k = = 1 P Σ + P + P ( + P P ) Σ P + P (13) No caso da insalação d algumas FGD, a simaiva do io somaório raliza-s aravés d cálculos sqünciais da msma orma como oi ralizada no modlo anrior. 4. Considraçõs básicas para o conrol d nsão A Fig. (1) aprsna um AL convncional d uma subsação (SE) alguns Ds insalados ao longo da rd, com sus rspcivos aps. 13,8 kv V S, V S V m V (1) E (1) V E 3 Figura 1 Rprsnação d um AL d uma RD. 1 V b V E () V V (3) (3) E E A parir dos dados da Fig. (1), drmina-s a Eq. (14). V = VS + E Vm V Vb (14) ond: V = nsão no pono d consumo da nrgia lérica; V S = nsão na barra da SE; E = aumno no nívl d nsão, dvido à variação d ap do D; V m = quda na nsão da RP; V = quda na nsão do D; V b = quda da nsão na rd scundária. Para aprsnar o princípio d conrol d nsão, pod-s analisar alguns casos críicos sob o pono d visa do rgim d nsão (Holmsky, 1968). Caso 1: considrando o rgim d dmanda máxima, para manr a nsão dnro dos nívis padronizados, o ap do ransormador na SE sá na posição qu proporciona o aumno prmissívl no valor da nsão. O primiro D diramn concado com as barras da SE é o D para srviços auxiliars da SE. Nsa siuação, a nsão na SE não dv provocar um nívl d nsão, no pono d consumo, acima da máxima nsão prmissívl. Caso : m rgim d dmanda mínima, a quda d nsão na RP srá mnor qu o aumno d nsão nos Ds. Ns caso, dv-s impdir qu o nívl d nsão no primiro D com maior aumno d nsão ulrapass o limi máximo prmiido. Caso 3: m rgim d dmanda mínima, dv-s assgurar aos consumidors mais disans, ligados ao úlimo D com ap 1, qu a nsão d orncimno não ulrapass o limi mínimo prmiido. Para a dinição da li d conrol d nsão (LC) para o ransormador da SE, são dinidos, porano, rês ponos, m unção d sua carga. conorm a Fig. (). O pono A corrspond ao rgim d dmanda máxima, B C corrspondm ao rgim d dmanda mínima. Assim, qualqur ra dnro do riângulo ABC din a LC dsjada. V s A I min B C I máx I (A) Figura Dinição da li d conrol d nsão.

7 5. Algorimo para o conrol d nsão m rds d disribuição com cargas homogênas Nm smpr apnas plo uso dos mios básicos d conrol d nsão é possívl garanir a qualidad da nsão para odos os consumidors. Como mosra a Fig. (3), p. x., m rgim d dmanda máxima, com grand quda d nsão na RD, xcuadas odas as xigências para a dinição da LC, é impossívl garanir a qualidad da nrgia para odos os consumidors. Uma par, andida m B, ica com o nívl d nsão abaixo do prmissívl, V -, conorm o riângulo KLM. As micrograçõs disribuídas, localizadas m alguns ponos da RD, podm inluir ano no rgim d nsão quano para a dinição d parâmros dos mios d conrol d nsão. Para ilusrar ais considraçõs, ns rabalho são uilizadas, como ons d gração disribuída, as células d combusívl (FC), d pquno por, sm a injção d nrgia na RP insaladas nos rminais d B d alguns Ds. Em (Canha, 00) são aprsnados algorimos para o cálculo da poência da FC do lrolisador. É possívl uilizar duas cnologias principais para uso das FC: a) o hidrogênio (H ) ncssário para o uncionamno da FC é disribuído comrcialmn ou produzido no local aravés da rorma qu uiliza ouros combusívis para a sua produção; b) o H é produzido aravés da lrólis da água o lrolisador pod sar insalado no msmo local da FC. É naural qu o lrolisador, ns caso, dv consumir nrgia lérica da RD no príodo d dmanda mínima. A FC irá uilizar s H para grar nrgia para o consumidor no horário d pona. Ns caso, m-s a inluência para ambos os rgims xrmos qu são considrados como bas para a scolha da LC nas SEs aps dos Ds. Supondo qu m algum pono A da RD da Fig. (3) sja insalada a FC. Su uncionamno no horário d dmanda máxima dv diminuir o luxo d carga na rd nos rchos da RP nr a SE o lugar d insalação da FC. Consqünmn, dvm sr diminuídas as qudas d nsão nos msmos rchos da RD no D ond sá insalada a FC. Ess aors razm como consqüência alraçõs na Fig. (3). V ' V S ' V V + Q 1 Q P 1 R 1 P R ' V c A V m FC (4) E (3) (K 1) (L) V - (K) (M 1) () (6) (M) (1) (5) Figura 3 - Diagrama d varição d nsão m rds d disribuição com dmanda máxima. ond: (1) nsão ao longo da RP; () nsão na RP com a insalação da FC no pono A; (3) nsão nos rminais d B dos Ds; (4) nsão nos rminais d B dos Ds após a insalação da FC no pono A; (5) nsão no inal das rds d B; (6) nsão no inal das rds d B após a insalação da FC no pono A; Enrgia orncida com nsão ora do padrão prmiido sm a insalação da FC; Enrgia orncida com nsão ora do padrão prmiido, após a insalação da FC. A anális da Fig. (3) mosra qu o uso d ons d gração disribuída no horário d pona pod mlhorar a qualidad d nsão para alguns consumidors (riângulo K 1 LM 1, qu rl a quanidad d nrgia orncida ora do padrão após a insalação da FC qu é mnor qu o riângulo KLM, qu rprsna a msma caracrísica ans da insalação da FC), ao msmo mpo, piorar a qualidad para ouros consumidors. Para alguma par dos consumidors a nsão vai ulrapassar o nívl prmissívl (riângulos P 1 Q 1 R 1 P Q R ). Iso ocorr porqu, com a rdução da quda d nsão na RD, ndo sido scolhidos prviamn os aps dos Ds, ss já não corrspondm à nova ralidad dos auais rgims d nsão. Ao msmo mpo, dpois das alraçõs dos aps d alguns Ds é possívl prcbr o io posiivo sob o pono d visa do aumno da qualidad da nsão. Enrano, na práica, a suposição sobr a homognidad das curvas d carga nm smpr corrspond à ralidad. Por sa razão, é aprsnada a sguir uma abordagm mais gral sobr o conrol d nsão nas rds d disribuição. 6. Modlagm das rds d baixa nsão As condiçõs óimas d uncionamno dos quipamnos d uma insalação ocorrm quando s rabalha com um cro nívl d nsão, p. x., a nominal. Como, na práica, é impossívl consguir al condição para odos os consumidors, oi proposo (Abrson, 1975) scolhr o rgim d uncionamno dos mios básicos d conrol d nsão d al orma qu sja manido o rgim d nsão o mais próximo do nominal no pono chamado cnro d carga da rd d B d cada D. Assim, calcula-s d acordo com a Eq. (15) a quda d nsão do D n aé o cnro d carga da rd d B do msmo D, pondrada pla poência, para o príodo d mpo.

8 ond: mpo, Mn Vm n Pm n mn = 1 V Cn =, = 1,..., (15) Mn P V mn mn mn = 1 = quda d nsão prcnual a parir do rminal d B do D n aé o consumidor m, no príodo d P = poência do consumidor m do D n no príodo d mpo, M n = quanidad d consumidors d B m n do D n. Os nívis d nsão nas barras d B dos Ds dinm-s no procsso d modlagm dos modos d opração das RD. Esa condição possibilia idniicar o nívl d nsão para cada consumidor virual (lvando m cona a hipós d disribuição d carga uniorm) da rd d B. Para as rds d B são uilizados, como xmplo, alguns squmas ípicos, como mosra a Fig. (4). (a) (b) Figura 4 Exmplos d squmas ípicos para as rds d B. Com bas na Eq. (15), é possívl dinir a quda d nsão pondrada pla nrgia da barra da SE ond sá insalado o ransormador com conrol d aps sob carga aé o cnro d carga d cada D. ( V + V dn n Cn n = = 1 V Sn (16) P n = 1 + V )P ond Vdn = quda d nsão prcnual na RD da barra da SE aé o rminal d ala nsão do D n no príodo d mpo ; V = quda d nsão prcnual do D n no príodo d mpo. n Calculados d acordo com a Eq. (16), os valors d VSn, n = 1,..., N prmim dinir as posiçõs óimas dos aps d odos os Ds. O valor do aumno da nsão m cada D dv sr scolhido d orma qu o próximo valor padronizado d aumno d nsão E n dv icar mnor qu o valor calculado d VSn. É claro qu, scolhidos d al manira, os aps dos Ds possibiliam garanir o mlhor nívl d nsão, m média, para um conjuno d consumidors d cada D, mas não podm, d orma compla, lvar m cona as alraçõs diárias d carga os nívis d nsão. Dpois da scolha dos aps dos Ds, como passo sguin, considra-s a dinição da LC na SE qu dv compnsar as alraçõs diárias d carga os nívis d quda d nsão nas RD. Supõ-s qu as condiçõs óimas d conrol d nsão ocorrm quando, para cada príodo d mpo na barra da SE, é possívl garanir o aumno no nívl d nsão igual ao valor (invrso do sinal) da quda d nsão pondrada pla poência m rlação a odos os cnros d carga d odos os Ds qu rcbm nrgia da barra dsa SE. Assim, com bas na a Eq. (16), chga-s aé a Eq. (17). N (En Vdn Vn VCn )Pn n= 1 E = (17) N P n n= 1 ond P n = carga oal do D n no príodo d mpo ; N = quanidad d Ds qu rcbm nrgia da barra da SE. 7. Inluência das ons d gração disribuída na scolha dos aps dos ransormadors LC O uso d ons d gração disribuídas concadas com os rminais d B dos Ds não inlui no luxo d carga nas qudas d nsão ao longo das rds d B. Ao msmo mpo, a uilização d FC, p. x., a gração d H a parir da lrólis, alra a Eq. (15) no príodo d uncionamno do lrolisador. m-s, assim, um aumno no somaório das cargas ligadas ao D dvido à opração do lrolisador (P ).

9 Mn Vmn Pm n mn V =, = l,..., l (18) Cn Mn mn P mn + P ond l,..., l = mpo d uncionamno do lrolisador. Para dinir as modiicaçõs qu ocorrm com a uilização das FC, é ncssário lvar m cona qu os componns da Eq. (16) (no caso da insalação da FC m um nó!, p. x.) dvm sr corrigidos da sguin orma: V = V + 100P R / V, = l,..., l ; dn dn V l Vl 100P R! i i Pl,n n n = + / V, = l,..., l ; V = V 100P R / V, = c,..., c ; dn dn i i Pl,n n n V l = Vl 100P R! / V, = c,..., c. ond l,..., l, c,..., c são, rspcivamn, os mpos d uncionamno do lrolizador da FC; i P!, n signiica qu é ncssário considrar odos os rchos da rd qu orncm nrgia, ao msmo mpo, para os Ds n!. 8. Rsulados práicos Como objo d sudo analisou-s a qualidad d nsão do ransormador , do AL CAX3-106 da concssionária Rio Grand Enrgia - RGE. O AL é composo por 116 Ds, andndo 3500 consumidors, sndo qu D scolhido and 4 consumidors comrciais 64 rsidnciais. Primiramn, validaram-s os rsulados da simação d sado com as mdiçõs ralizadas m campo conorm aprsna a Fig. (5). ambém s vriicou qu os nívis d nsão no D são ora do padrão sgundo a rsolução vign (ANEEL, 00), conorm aprsna a Fig. (6-a). A Fig. (6-b) aprsna o comporamno da nsão após a insalação d 15 FC lrolisadors m ponos sraégicos do AL considrado. Vriicou-s qu com a insalação das FC os nívis d nsão icaram rgularizados. Como os rsulados da simação oram basan saisaórios, pod-s dizr qu a simulação rprsnará a siuação ral. COMPARAÇÃO DA CURVA ESIMADA E MEDIDA PARA O D 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 5,00 0,00 15,00 10,00 5,00 0, P (k) simado Q (kvar) simado P (k) mdido Q (k) mdido Figura 5 Comparação da curva horária d carga mdida simada para o R GRÁFICO DE ENSÃO GRÁFICO DE ENSÃO 60,0 60,0 50,0 50,0 40,0 40,0 30,0 30,0 0,0 0,0 10,0 10,0 00,0 00,0 190,0 190,0 180,0 180,0 170, Limi Suprior Prcário Limi Inrior Prcário Limi Suprior Críico Limi Inrior Críico VA (V) VB (V) VC (V) 170, Limi Suprior Prcário Limi Inrior Prcário Limi Suprior Críico Limi Inrior Críico VA (V) VB (V) VC (V) (a) Figura 6 Comporamno da nsão no scundário do D: a) sm a insalação d FGD; b) com a insalação d FGD. (b)

10 9. Agradcimnos Os auors agradcm a AES-Sul, por su apoio inanciro ambém a RGE plas inormaçõs do sisma lérico qu oram disponibilizadas. 10. Conclusõs Conclui-s qu os algorimos já implmnados para a simação d sado das RD aprsnam rsulados posiivos, prmiindo a anális da inluência das ons d gração armaznamno d nrgia insaladas nas RD sobr as prdas os nívis d nsão do sisma. A parir dos rsulados, vriicou-s qu, quando s considra como alrnaiva a insalação das ons d gração disribuída, a ncssidad d alraçõs na LC dpnd d muios aors, m paricular, da quanidad modos d opração d odos os ALs ligados à barra da SE. Iso s jusiica plo ao d qu a scolha da LC dv sr ralizada sob o pono d visa do inrss d odos os consumidors não dos consumidors d apnas um AL. Assim, muias vzs, com a corrção do rgim d nsão dnro d um único AL, a corrção da LC não s az ncssária. 11. Rrências bibliográicas Abrson, M, 1975, Opimizaion o Volag Rgulaion, Moscow, Enrgy, 160 p. Agência Nacional d Enrgia Elérica ANEEL, Rsolução 505, 6 d novmbro d 001. Caliornia Enrgy Commission, 00, Disribud Gnraion Cas Sudis or Prmi Sramlining and h Impac Upon ransmission and Disribuion Srvics, Consulan Rpor, F, 07 pp. Canha, L. N.; Popov, V. A.; Farr, F. A, 00., Drminaion o h Opimal Paramrs o h Ful Clls or Load Curv Managmn, V INDUSCON - Conrência d Aplicaçõs Indusriais, Salvador Bahia, v. 1, pp Popov, V.; Canha, L. N.; A.; König, A. L., Brnardon, D. P.,Farr, F. A, 003., Problmas d Conrol d nsão m Rds d Disribuição com Fons Disribuídas d Gração Armaznamno d Enrgia, V SBQEE Sminário Brasiliro sobr Qualidad da Enrgia Elérica, Aracaju Srgip. Holmsky, V., Zorin, V., Buslova, N., Maliy, 1968, Volag Conrol in Disribuion Sysms Enrgics and Elcriicaion, n 0, pp (in Russian). SCHOENUNG, S. M., 001, Characrisics and chnologis or Long vs. Shor-rm Enrgy Sorag, U.S. DOE, Sandia Naional Laboraoris, SAND , pp. 36. Zlzko, Yu. S., 1989, Slcion O Masurs or Rducion o Enrgy Losss in Elcrical Nworks, Moskow, Enrgoaomizda, 175 p, (in Russian) 1. Aviso d dirios auorais Os auors são os únicos rsponsávis plo marial imprsso ns arigo. Sragy o Inroduc Small Disprsd Enrgy Sorag and Gnraion Sourcs ino h Disribuion Sysms Absrac: h insallaion o h disribud nrgy sourcs in h disribuion sysms rprsns an opion o h uiliy or h xpansion o h lcriciy supply insid o h currn compiiv modl o lcric powr mark. h prsnc o svral sourcs, vn wih small powrs and wihou paralll opraing wih h disribuion sysm, can provok signiican impacs on h sysm opraing mods. In som cass, i is ncssary o adop som opraional paramrs o avoid a possibl ngaiv inlunc on h qualiy o h nrgy supplid o consumrs. his work prsns h irs sag o h rsarch rgarding h inlunc o h small disprs gnraion on h main opraional paramrs o h disribuion sysms (losss and volag drop). Kywords: Disribud Enrgy Sourcs; Qualiy; Losss; Sa Esimaion; Ful Cll.