Fluxo de Potência

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Fluxo de Potência
Devido ao aumento no consumo de energia elétrica nos últimos anos, os sistemas de distribuição estão maiores e mais complexos. 
Assim, torna-se cada vez mais comum o uso do fluxo de potência para melhorar a qualidade e o desempenho das redes de distribuição.
Os estudos de fluxos de potência são de muita importância no planejamento e desenho dos sistemas de potência, assim como também, na determinação das melhores condições de operação, controle e supervisão dos sistemas existentes. 
A análise de fluxo de potência em redes elétricas consiste basicamente na determinação do estado da rede (magnitude das tensões nodais e os ângulos de fase), da distribuição dos fluxos e das injeções de potências ativa e reativa nas barras, dentre outras grandezas de interesse. 
Nesse tipo de análise, a modelagem do sistema é estática e a rede é representada por um conjunto de equações e inequações algébricas. 
Tais modelos se justificam pelo fato da análise se referir a situações em que as variações das grandezas no tempo são suficientemente lentas, de modo que o efeito transitório pode ser desconsiderado. 
para um sistema elétrico de potência em regime permanente. Após determinado o estado operativo do sistema, é possível avaliar se o mesmo está ou não operando de forma adequada e, caso não esteja, determinar as ações corretivas para regularizar a adversidade. Dentre as principais aplicações do fluxo de potência, encontram-se: 
• Análise de segurança: 
simula a violação dos limites de operação do sistema, permitindo que ações preventivas, ou corretivas, sejam tomadas, evitando futuras contingências ou possibilitando o reparo do sistema após uma falha. 
• Planejamento:
 durante uma expansão, para atender uma demanda maior ou estender a área de cobertura do sistema, o FP pode ser utilizado para verificar o funcionamento da nova configuração de rede e para otimizar as perdas de operação.
• Otimização de sistemas em operação: 
determinar pontos onde as perdas técnicas são altas é fundamental para melhorar a eficiência na distribuição de energia. Transformadores com defeito, cabos fora das especificações e isoladores danificados prejudicam o transporte da energia elétrica, gerando prejuízos que muitas vezes passam despercebidos. O FP permite o cálculo das perdas nos componentes do sistema, possibilitando a identificação e substituição de equipamento avariado. No caso das perdas não técnicas, alguns algoritmos baseados no fluxo de potência tem surgido na literatura de modo a automatizar a detecção de fraudes na rede.
Os sistemas de distribuição de energia elétrica estÁ passando por mudanças devido principalmente às políticas de melhoramento da qualidade e confiabilidade da energia fornecida aos usuários finais. 
Entre estas políticas se encontra melhoramento do nível da tensão, diminuição das perdas, correção do fator de potência, diminuição das horas de interrupção do serviço, etc. 
No Brasil o órgão regulador é a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) estabeleceu no PRODIST (Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional) os requerimentos necessários para que os sistemas operem com segurança, eficiência, qualidade e confiabilidade . 
 PRODIST
PRODIST, ESTABELECE UM CONJUNTO DE REGRAS COM VISTAS A SUBSIDIAR OS AGENTES E CONSUMIDORES DO SISTEMA ELÉTRICO NACIONAL NA IDENTIFICAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE SUAS NECESSIDADES PARA O ACESSO AO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO, DISCIPLINANDO FORMAS, CONDIÇÕES, PLANEJAMENTO DA EXPANSÃO, OPERAÇÃO E MEDIÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA, SISTEMATIZANDO A TROCA DE INFORMAÇÕES ENTRE AS PARTES, ALÉM DE ESTABELECER CRITÉRIOS E INDICADORES DE QUALIDADE (ANEEL-PRODIST). 
FLUXO DE Potência.
Estudo feito nos sistemas elétricos de potência. 
É o estudo que fornece a solução de uma rede elétrica, em regime permanente, para uma dada condição de operação, isto é, para uma dada condição de carga e geração, sujeitas a restrições operativas e à ação de dispositivos de controle. logo temos algum tópicos que exemplificam. 
Dados de entrada na rede:
Dados da rede elétrica, resistência e reatância dos elementos.
Geração ativa e reativa nas barras do sistema.
Carga ativa e reativa nas barras do sistema.
Condição de geração e carga:
Geração:	São os valores da potencia ativa (P), e da potencia reativa (Q),Geradas nas barras ou o valor da potencia ativa (P) e modulo e tensão gerada (V) no caso de barra de tensão controlada.
Carga:
São os valores de potência ativa (P) e potência reativa (Q) consumidas em cada barra do sistema onde existe a carga, consideradas constantes.
Restrições operativas:
São, entre outros, os limites para o fluxo de potência nas linhas e transformadores, o módulo das tensões nas barras, e a capacidade de geração das máquinas envolvidas no processo.
Dispositivos de controle:
Ajudam a controlar algumas grandezas tais como:
 
A tensão ou fluxo de reativo, modelado por transformadores com tap, injeção de reativo etc; 
 
Controle do fluxo de potência ativa (transformador defasador, intercâmbio entre áreas etc.) para atender potência comprada/vendida/ contratada.
Soluções de rede:
 
Calculam-se as tensões nas barras em módulo e ângulo;
 
Calculam-se os fluxos de potência ativa e potência reativa nos elementos da rede.
Aplicações do fluxo de potencia.
Ferramenta para análise de adequação de uma topologia do sistema para uma dada condição de geração e carga, Utilizado no planejamento, operação e controle do sistema de potência.
 
Utilizado também como parte integrante de outros sistemas, tais como:
Curto-circuito: cálculo das tensões pré falta;
 
Estabilidade: calcula a condição inicial e também calcula a solução da rede em cada passo de integração;
Confiabilidade: conhecendo-se os dados probabilísticos de falha dos diversos componentes da rede, estimar a probabilidade de falha de suprimento ao consumidor, a fim de torná-la menor que um percentual especificado através de investimento no sistema. O fluxo de potência serve para a verificação da adequação de cada estado com falha;
 
Análise de contingência estática: o fluxo de potência é usado para analisar cada contingência (saída de equipamento por exemplo) da rede elétrica;
 
Fluxo de potência ótimo: este estudo fornece a melhor topologia/configuração para minimizar o custo de operação ou minimizar as perdas. É um fluxo de potência com as restrições de um problema de otimização.
Analisando um fluxo de Fluxo de potência simplificado 
No exemplo é considerado linhas de transmissão curta, desprezando perdas ativas (perdas por efeito jaule, r = 0).  Vs (sending end)e vr(receiving end) são os fasores das tensões (pu) das barras s e r.
Analisando um fluxo de Fluxo de potência simplificado 
A potência aparente complexa é calculada por S= P (potências ativa)+ jQ (reativa potências) = Vx I*
Para o calculo da corrente 
 Calculo da potencia complexa na barra transmissora (barra s) 
Expressando as tensões nas barras Vs e Vr :
Expressando de na forma de um diagrama temos
Analisando um fluxo de Fluxo de potência simplificado 
Fazendo algumas substituições de Vr e Vs: 
Sendo δ (ângulo de potência ou abertura angular da linha) obtido pela diferença dos ângulos das tensões das barras
Simplificando a formula de Euler 
Obtemos 
Analisando um fluxo de Fluxo de potência simplificado 
Após separar as partes imaginarias da real, obtém a potências ativa (PS) e reativa (QS) que saem da barra transmissora: 
E por analogia 
E deduzir que a potencia que chega na barra será
ANAREDE: Análise de sistemas elétricos de potência em regime permanente
FERRAMENTAS PARA O CÁLCULO NO ESTUDO DE FLUXO DE POTÊNCIA
 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (Cepel)
Em redes básicas de transmissão destaca-se o software ANAREDE desenvolvido pelo CEPEL. O software na década de 90 inicialmente em formato DOS, é formado por 9 unidades lógicas e possui códigos de execução em 4 letras Mnemônicas.Atualmente o software possui uma interface gráfica e amigável, onde o usuário pode construir o sistema e utilizar todos os recursos disponíveis.
O programa computacional ANAREDE é um abrangente conjunto de funções de análise de sistemas elétricos de potência em regime permanente que inclui fluxo de potência, análise de contingências, análise de sensibilidade de tensão e fluxo, entre outras. O ANAREDE é uma opção natural para a realização de estudos de acesso, planejamento da operação e da expansão do SIN por vários fatores, como: integração com outros programas de análise de redes, como ANAFAS e ANATEM, disponibilização por ONS e EPE de bases de dados compatíveis com esses programas, integração com programas auxiliares para pós-processamento de resultados e ações de educação em engenharia voltadas ao treinamento de usuários.
Para sistemas industriais, também softwares disponíveis no mercado é o software ETAP.
Principais caraterísticas do software
Estudo de queda de tensão e análise de fluxo de potência;
Correção de fator de potência;
Analisador de resultados;
Ações de regulação automática de tensão;
Perdas de potência ativa e reativa;
Alertas e relatórios de violação.
Referencias
https://peteel.ufsc.br/2020/07/27/fluxo-de-potencia/
https://professor.pucgoias.edu.br/sitedocente/admin/arquivosUpload/18795/material/04)SistEletricosCap04-FluxPot.pdf
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/26243/26243_4.PDF
Monticelli, Alcir José, 1946-. Fluxo de carga em redes de energia elétrica. 
https://www.cepel.br/produtos/anared-2/
Análise de sistemas elétricos de potência em regime permanente
https://etap.com/etap-regional-offices/etap-brazil
Electrical Transient Analyzer Program
https://eletrizado.com/anarede/#:~:text=O%20ANAREDE%20(An%C3%A1lise%20de%20Redes,o%20computador%20efetuar%20estas%20an%C3%A1lises.
Fluxo de carga em redes de energia elétrica. 
https://pronextengenharia.com.br/estudo-de-fluxo-de-potencia/#:~:text=Os%20estudos%20de%20fluxo%20de,ou%20uma%20linha%20de%20transmiss%C3%A3o.
Fluxo de carga em redes de energia elétrica. 
INTEGRANTES DO GRUPO 
Jefferson Miranda 				201902711238
Joanito j pinheiro 				201708035711
Igor Alekssander Maurer da Silva 		201703128303
Thiago Afonso de Assis RA 			201801194221
Thiago