Objetivos de um Sistema de Energia Elétrica

• Gerar energia elétrica em quantidade suficiente e nos locais mais apropriados;

• Transmití-la em grandes quantidades aos centros de carga;

• Distribuí-la aos consumidores individuais com os índices de qualidade (frequência, tensão, forma de onda, etc) apropriados;

• Obter o menor custo econômico e ecológico possível.

Estrutura Típica de um SEE

• EE não é estocável em grandes quantidades;

• A demanda de EE varia, de forma aleatória;

• Balanceamento instantâneo carga/geração;

• Tempo elevado para a construção de instalações e equipamentos (2 a 7 anos).

Tipos e Características dos Estudos em SEE

• Estudos de Operação:
  • Planejamento da operação a longo prazo;

  • Planejamento da operação a médio prazo:

  • Planejamento da operação a curto prazo;

  • Pré-despacho.

• Planejamento da Expansão

• Separação temporal dos fenômenos.

Análise de Redes

• Redes de transmissão e distribuição conectam usinas a centros de carga

• Circuitos CA trifásicos

• Representação monofásica

• Regime permanente senoidal

• Análise transitória: modelos semelhantes

• Exemplos:
  • Fluxo de Potência *

  • Cálculo de Curto-Circuito *

  • Estabilidade Transitória *

  • Estimação de Estados

  • Fluxo de Potência ótimo

  • Transitórios Eletromagnéticos

Modelo da Rede Elétrica

• Equações Nodais: I = Y V

• Carga e Geração:
  • Potência constante

  • Impedância constante

  • Corrente constante

  • Combinação

  • Função

• Modelo matemático:
  • Equações algébricas lineares e não-lineares

  • Dimensões: 100 - 5000 barras

  • Solução típica:
    • V aprox. igual a 1,0 pu

    • Âng. das tensões < 45 graus

  • Soluções repetidas

Características da Matriz Ybarra

• Extremamente esparsa

• Estruturalmente simétrica

• Blocos por região geográfica

• Condicionamento

Exemplos de Dimensão dos Modelos

• Sistema brasileiro:
  • 2.000 barras

  • 3.000 linhas de transmissão

  • 150 máquinas síncronas

  • 4.000 eqs. algébricas não-lineares

  • 1.000 a 2.000 eqs. diferenciais não-lineares

• Sistemas de maior porte:
  • 10.000 barras

  • 1.000 máquinas síncronas

  • 10.000 a 20.000 eqs. algébricas não-lineares

  • 10.000 a 20.000 eqs. diferenciais não-lineares

Principais Malhas de Controle de um SEE