Os primeiros passos das pesquisas em direção ao tema Margem de Estabilidade de Tensão são encontrados em [Ajjarapu98] onde é apresentada uma grande quantidade de trabalhos sobre Estabilidade de Tensão.
Em um desses trabalhos [Cutsem91], Thierry Van Cutsem apresenta, provavelmente, uma das primeiras propostas em relação ao estabelecimento de uma margem para se evitar a instabilidade de tensão. O autor indica a necessidade de uma margem de potência reativa no sistema, para se evitar o risco de instabilidade. As
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. 29 primeiras considerações sobre a ocorrência da instabilidade de tensão foram atribuídas a uma deficiência de potência reativa no sistema. Sabe-se que está deficiência, localizada em pontos estratégicos da rede, favorece extremamente o processo de instabilidade de tensão. Porém, atualmente, este fenômeno tem sido analisado em uma perspectiva mais ampla da rede, considerando margens em termos de potência ativa.
A literatura tem adotado, para Margem de Estabilidade de Tensão – MET, a definição já apresentada no Capítulo 2, referindo-a à distância entre o ponto de operação atual do sistema e o ponto de Máxima Transferência de Potência. A margem de potência ativa tem sido a mais utilizada na literatura, ficando a margem de potência reativa incluída nos estudos complementares.
Nesta linha de pesquisa, surgiram outros trabalhos que, apesar de apresentarem diferenças com relação à abordagem do problema, no fundo possuem o mesmo objetivo, a determinação da margem de estabilidade de tensão do sistema, com relação ao ponto de MTP.
Assim, em [Dobson93] é proposto calcular a proximidade do sistema a uma Bifurcação Sela-Nó e o pior caso de carga é usado para determinar a margem no espaço de parâmetros de carga (Curva P vs. Q). Em [Zambroni94], é considerada a existência de duas regiões (estável e instável) onde o sistema pode operar, e a fronteira entre elas pode ser identificada pela singularidade do determinante da matriz jacobiana do fluxo de potência, o qual é utilizado para calcular a proximidade do sistema ao ponto de instabilidade.
A margem de estabilidade de tensão ou margem de carga, como também é chamada em alguns artigos, aos poucos foi sendo introduzida nas análises realizadas nas atividades de Expansão e de Operação do SEP.
Em [Parker96] é proposto o cálculo de uma margem de potência reativa a partir da resolução de um problema de otimização, a qual pode ser utilizada como um dos requisitos no planejamento da expansão de potência reativa. A solução deste problema é feita por meio de uma implementação de Pontos Interiores no Método de Newton desenvolvido para o Fluxo de Potência Ótimo.
Em [Berizzi96], o trabalho é orientado para a operação do sistema em tempo real, utilizando indicadores baseados em análise de sensibilidade de nós e análise de autovalores (singularidade) da matriz jacobiana que permitem determinar a distância do sistema ao ponto de instabilidade. Nesse artigo também são avaliadas estratégias de controle que possam afastar o sistema desse ponto crítico através da Decomposição em Valores Singulares ou SVD do inglês Singular Value Decomposition.
Uma abordagem parecida é utilizada em [Barquin95] onde é proposta a análise dos autovalores da matriz jacobiana para calcular a distância (margem) ao limite de máximo carregamento. Neste caso é utilizado o conceito do Mínimo Valor Singular e
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. 30 são determinadas margens ao limite de carregamento em termos de potência ativa e reativa.
À medida que as pesquisas foram se aprofundando no entendimento da margem de estabilidade de tensão e do fenômeno em si, as análises foram considerando outros aspectos. Tais aspectos incluem, desde como os diferentes elementos que compõem o sistema afetam o cálculo da margem [Greene97] até como essa margem reagiria às possíveis contingências no sistema e quais contingências seriam as piores em termos de estabilidade de tensão [Chiang97].
Os estudos sobre margem de estabilidade de tensão continuaram seu desenvolvimento, seguindo a mesma direção daqueles mencionados anteriormente. Mas foi em 1998 que a Western Electricity Coordinating Council (WECC) [Abed98] dos Estados Unidos introduziu o que chamaram de Margem Mínima para a Estabilidade de Tensão. Esta é dada como uma porcentagem da potência ativa ou reativa no ponto de máxima transferência de potência, para as diferentes contingências que possam acontecer no sistema e sejam capazes de afetar a estabilidade de tensão do mesmo. Conforme mostrado na Figura 3. 1, extraída de [Abed98], as margens apresentam valores diferentes para diferentes tipos de contingências, estabelecendo níveis de performance segundo as considerações apresentadas na Tabela 3. 1 adaptada de [Abed98].
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Tabela 3. 1. Níveis de Performance de Estabilidade de Tensão segundo WECC. Fonte:
[Abed98]
Nível de Performance Tipo de Contingência MW Margem
A Desligamento de só um elemento do sistema ≥ 5% B Perda de barramento ≥ 2,5% C Desligamento de dois elementos do sistema ≥ 2,5% D Desligamento de três elementos do sistema > 0%
Observa-se que, apesar deste conceito de margem mínima estar sendo utilizado nas normativas das empresas que participam deste órgão, é quase impossível evitar fazer questionamentos com relação a alguns aspectos importantes, tais como:
Qual foi a base para se considerar uma porcentagem de 5% para o caso de contingências N-1?
Qual a distância mínima (margem) que o sistema deve manter em condição normal de operação (N-0) para ser considerado seguro?
Os valores indicados são aplicados a qualquer sistema elétrico?
Que elementos foram considerados para determinar as porcentagens da margem e como eles influenciam o valor destas?
Em [Abed98], busca-se responder a esta última pergunta, listando os elementos considerados na determinação da margem mínima de estabilidade de tensão. Entretanto, a forma em que estes elementos influenciam a margem não é expressa de forma direta.
Provavelmente estas e outras questões motivaram o trabalho de [Cortez01], dissertação desenvolvida no LRC, que propõe uma metodologia para se calcular uma margem mínima de estabilidade de tensão aplicada ao Planejamento da Expansão. Esta proposta é uma das poucas que expressam de forma clara a maneira de se calcular está margem. Ela foi direcionada ao estudo do sistema elétrico brasileiro, o que permitiu que fosse utilizada por órgãos do setor elétrico nacional [CCPE02]. A dissertação aqui apresentada, de certa forma, constitui continuidade do trabalho de [Cortez01].
Do exposto acima, torna-se evidente a necessidade de se desenvolverem pesquisas que procurem aprofundar ainda mais na determinação de uma margem mínima que possa se adequar às características particulares de cada SEP, considerando as especificidades das atividades de Expansão e de Operação. Adicionalmente, os fatores que a influenciam precisam ser mais bem avaliados, com o objetivo de se ter uma visão mais ampla e clara sobre a mesma e contribuir, assim, para o melhor aproveitamento do SEP.
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3.2.2. Margem de Estabilidade de Tensão e Margem de