DISTRIBUIÇÃO NO ATPDRAW

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Simulation of a Real Distribution Network with 
Permanent and Transient Softwares 
 
T. S. Lessa, G. G. Sotelo, M. Z. Fortes, A. T. Queiroz, S. Gomes Jr., R. S. Maciel 
Universidade Federal Fluminense, UFF 
Niterói, Brasil 
 
Abstract - With increased demand, it is often necessary to 
increase the power supplied or to insert new points of power 
generation in the distribution network. However, the short-
circuit levels may increase in network, which requires to 
simulating these new conditions in robust and reliable software. 
This paper shows a comparison between the results obtained by 
two specific software for electric power networks: the Open 
Distribution System Simulator (OpenDSS) and the Alternative 
Transients Program (ATP). The simulated model considers data 
from a real distribution system, located in Brazilian city 
(Armações dos Búzios). The results were compared with obtained 
data by the two software, for some values of simulated voltages 
and short-circuits in steady state. The simulated results are 
similar, which allows the validation of the modeled network. 
Keywords – ATP, OpenDSS, Dristibution Network, fault 
current. 
I. INTRODUÇÃO 
Os sistemas elétricos estão se expandindo continuamente 
devido ao aumento de demanda por parte de clientes 
residenciais e/ou industriais. Conforme a demanda por energia 
elétrica aumenta, novas unidades de geração de energia são 
inseridas nos sistemas de potência para que seja possível 
fornecer a energia solicitada pelos consumidores. Além disso, 
com este aumento de demanda e novas leis ambientais 
brasileiras, existirá uma tendência no país em gerar energia 
através de fontes alternativas de forma sustentável, conforme 
mencionado em [1], nas proximidades dos consumidores com 
geração local através da chamada Geração Distribuída (GD) 
[2], como a energia solar, eólica ou marés. 
Algumas consequências relacionadas ao aumento da 
capacidade de geração nos sistemas elétricos, assim como a 
inserção das GDs nos sistemas de distribuição, é o aumento 
dos níveis de curto-circuito e alterações nas tensões das barras 
da rede. Assim, os equipamentos antes dimensionados e 
instalados no sistema, podem não estar preparados para 
suportar essas modificações. 
Diante do apresentado, há a necessidade de realizar 
simulações com softwares robustos e confiáveis, para prever o 
comportamento destes sistemas elétricos diante da condição 
original e das novas configurações impostas, seja pelo 
aumento de energia fornecida e/ou pela inserção de GDs. 
Desta forma, para verificar se os equipamentos atendem ou 
não às novas configurações, simulações com base em dados 
reais são realizadas e seus resultados analisados para tomada 
de decisões, evitando-se assim maiores prejuízos e custos. 
A partir de uma pesquisa sobre o sistema elétrico brasileiro, 
observou que a rede de distribuição na cidade de Armação dos 
Búzios/RJ é um exemplo de sistema que está em constante 
modernização e crescimento, conforme apresentado em [3], 
[4], na qual a concessionária responsável iniciou um projeto 
em 2011 para transformá-la na primeira rede inteligente da 
América Latina [3]. Sendo assim, esta rede foi modelada em 
[6] por meio de um programa específico para análise em 
regime permanente, o OpenDSS [5]. Alguns trabalhos 
acadêmicos foram realizados com base no projeto "Cidade 
Inteligente de Búzios", conforme descritos abaixo: 
• Cidade Inteligente de Búzios: entre paradigmas e 
percepções, dissertação de mestrado [7]; 
• Smart City – caso da implantação em Búzios, revista 
SODEBRAS [3]; 
• Smart City Búzios – experiência para a expansão de 
sistemas de geração com fontes alternativas [4]. 
Este trabalho apresenta uma comparação entre os resultados 
obtidos em regime permanente com softwares OpenDSS e o 
ATP. Apesar de este último software ser específico para 
análises em regime transitório, seus resultados obtidos em 
regime permanente são utilizados para verificar o sistema 
elaborado via interface gráfica [8], de acordo com aqueles 
encontrados no OpenDSS. Uma vez que estes valores 
apresentam boa aproximação, é possível aplicar o sistema 
simulado para outras análises, como no caso de transitórios 
para curtos-circuitos. 
 Neste trabalho será utilizado a metodologia descrita 
no item II, para no item III fazer a descrição dos casos 
avaliados no OpenDSS e no ATP, em relação à rede de 
distribuição de Armação dos Búzios. Posteriormente serão 
apresentados os resultados no item IV e as devidas conclusões 
no item V. 
II. MODELAGEM APLICADA 
A modelagem no OpenDSS tem como base um alimentador 
da rede de distribuição de Armação dos Búzios, destacada em 
negrito na Fig. 1, com 16,7 km de comprimento de cabos, 
atendendo 1550 clientes distribuídos entre os 20 bairros no 
município (Armação, Manguinhos, Búzios, Ferradura, Vila 
Caranga, Ferradurinha, Cem Bracas, Geribá, Rasa, Bahia 
Formosa, Centrinho, Jose Gonçalves, Alto de Búzios, Ossos, 
Portal da Ferradura, Marina Porto Búzios, Bosque Geribá, 
Ossos, Enseada do Alba e Albatroz). 
 
 
Figura 1: Alimentador da cidade de Armação dos Búzios/RJ. 
Fonte: Adaptado da referência [10]. 
 
O OpenDSS é um programa livre, podendo ser modificado 
por qualquer usuário sem nenhum tipo de ônus. Seu 
desenvolvimento iniciou em 1997 na Electrotek Concepts, Inc. 
por Roger Dungan e Thomas McDemolt, em 2004 o OpenDSS 
foi comprado pela EPRI Solutions [5]. Essa ferramenta tem 
sido utilizada para avaliação do ponto de vista de regime 
permanente o perfil de tensão, perdas elétricas, corrente de 
operação e fluxo de potência. Porém, neste trabalho a rede 
será modelada também no software ATP para análise em de 
regime permanente, conforme mencionado no item I, uma vez 
que apresenta vantagens como análise de transitórios e uma 
interface gráfica para elaboração de circuitos [8], ao invés de 
prompt de comando (como é o caso do OpenDSS). 
O ATP é um software livre derivado do Electromagnetic 
Transient Program (EMTP), conhecido como um excelente 
software de simulação de transitórios eletromagnéticos em 
sistemas de energia elétrica (ou redes polifásicas). O método 
de cálculo é baseado na utilização da matriz de admitância de 
barras através do método numérico de integração trapezoidal. 
Ao longo dos anos, o EMTP sofreu inúmeras modificações, 
dentre elas destaca-se a codificação dos dados de entrada, que 
atualmente é feita por meio de interface gráfica. A essa 
evolução deu-se o nome ATP, o qual permite a inserção de 
dados de modo facilitado, através de blocos que correspondem 
a linhas de programação do ATP [8]. 
Tanto circuitos monofásicos, quanto trifásicos, podem ser 
construídos pelo software, sendo possível utilizar um 
diagrama unifilar simplificado para circuitos trifásicos 
complexos, não havendo a necessidade de se montar o circuito 
fase a fase. Isso oferece uma maior variedade de aplicações 
possíveis não encontradas em outros programas de simulação 
de circuitos elétricos. 
As características do alimentador da rede de distribuição 
real serão apresentadas, assim como os modelos simulados 
para análise das correntes de faltas ao longo da rede. Esta 
análise é importante, pois maiores níveis de curto-circuito 
demandam maiores gastos em equipamentos e obras, afetando 
diretamente parâmetros relacionados à qualidade de energia 
elétrica, como no caso de efeitos transitórios indesejáveis. 
Para isto, foram simulados 4 cenários de faltas, comparando os 
resultados obtidos entre os softwares. 
Além disso, serão avaliadas as tensões de pré-faltas em 
diferentes barras, em relação aos padrões de qualidade de 
energia exigidos pela agência reguladora pelo PRODIST [9], 
que estabelece os limites adequados, precários e críticos para 
os níveis de tensão em regime permanente. 
I. DESCRIÇÃO DO CASO 
O início do alimentador consideradona rede distribuição 
encontra-se em uma subestação, composta por um 
transformador (trafo) delta-estrela aterrado com potência 
nominal de 25 MVA, e tensão de 69 kV no primário e 13,8 kV 
no secundário. O sistema é do tipo radial e contém 343 nós, 
com 113 transformadores de 13,8 kV no primário e 127/220 V 
o secundário, sendo que grande parte desses (40%) apresentam 
potência nominal de 75 kVA. O tronco desse alimentador 
apresenta trechos de rede convencional e compacta. 
Para a modelagem no OpenDSS, as linhas da rede levaram 
em consideração as características e os arranjos geométricos 
de seus condutores, assim como a distância existente entre os 
nós do sistema. As cargas foram modeladas como 
"impedância constante", com base na demanda mensurada na 
subestação e na potência nominal dos trafos de distribuição 
[6]. Em relação ao ATP, o tipo de modelo de linha aplicado 
foi o "pi concentrado”, e cargas também foram consideradas 
como "impedância constante". 
Para realização das análises, foram estabelecidos quatro 
cenários para comparação dos softwares em regime 
permanente: o primeiro cenário imediatamente no secundário 
do trafo (barra 1); o segundo próximo ao secundário do trafo 
(barra 6); o terceiro cenário no quilômetro 8 que é 
aproximadamente na metade do alimentador (barra 171); e o 
último cenário foi selecionado a barra com maior afundamento 
de tensão quando o sistema está em operação normal (barra 
343), conforme pode ser observado na tabela 1. 
• Cenário 1: Na barra 1, comparação da tensão de pré-falta 
e de falta entre OpenDSS e ATP. Barra no secundário do 
trafo. 
• Cenário 2: Na barra 6, comparação da tensão de pré-falta 
e de falta entre OpenDSS e ATP. Barra próxima ao trafo. 
• Cenário 3: Na barra 171, comparação da tensão de pré-
falta e de falta entre OpenDSS e ATP. Barra no 
quilômetro 8 que é aproximadamente na metade do 
alimentador. 
• Cenário 4: Na barra 343, comparação da tensão de pré-
falta e de falta entre OpenDSS e ATP. Barra com maior 
afundamento de tensão. 
II. RESULTADOS E SIMULAÇÕES 
Para visualização das posições das barras de cada cenário, 
na Fig. 2 estão indicadas as barras analisadas do alimentador 
da rede de distribuição da cidade de Armações dos Búzios: 
 
 
Figura 2: Alimentador da cidade de Armação dos Búzios/RJ, com indicação 
das barras analisadas em cada cenário. 
Fonte: Adaptado da referência [10]. 
A. Comparação das Tensões de pré-falta: 
A Tabela 1 apresenta as tensões analisadas em cada cenário, 
antes da falta acontecer (pré-faltas), em regime permanente. 
 
Tabela 1: Tensões de pré-faltas no OpenDSS e no ATP. 
Fonte: Elaboração do autor. 
Os valores de tensão em regime permanente obtidos na 
simulação antes das faltas apresentaram erros menores que 
0,9%. Os resultados obtidos indicam que a modelagem 
apresenta resultados consistentes, obtendo desvio máximo de 
0,81 %. 
A última a barra (343) acabou apresentando um maior 
afundamento de tensão entre os 4 cenários, de acordo com a 
Tabela 1 (próximo de 0,92). Conforme apresentado na Figura 
1, o sistema é do tipo radial, contendo somente um ponto de 
geração de 25 MVA, um trafo e não possui cargas do tipo 
ativa conectadas ao sistema, portanto existe uma tendência de 
que quanto mais distante do trafo, maior será a queda de 
tensão ao longo do comprimento do alimentador. 
Os valores de tensão, para sistemas de tensão nominal entre 
1 kV e 69 kV e em regime permanente, são classificados pela 
ANEEL em adequados, críticos ou precários. Os valores 
considerados adequados estão entre 0,93 pu e 1,05 pu, e 
tensões entre 0,90 pu a 0,93 pu são indicados como precários. 
Para valores abaixo de 0,90 pu ou acima de 1,05 pu são 
denominados como críticos [9]. 
Desta forma, pode observar pela Tabela 1 que a barra 343 
está em nível precário de qualidade de energia exigido pela 
ANEEL. 
B. Comparação das Correntes de curto-circuito nas Barras: 
Os sistemas de distribuição de energia elétrica estão 
susceptíveis aos curtos-circuitos, que podem ser temporários 
ou permanentes. Os curtos-circuitos temporários são aqueles 
cuja duração é limitada ao período necessário para 
restabelecer o serviço, através da operação automática do 
equipamento de proteção que desliga o circuito ou parte dele. 
Já as faltas permanentes são todas as interrupções não 
classificadas como temporárias ou programadas. A Tabela 2 
fornece os dados estatísticos entre os tipos de faltas e a 
composição das mesmas [11]. 
 
Tabela 2: Composição Probabilística dos tipos de curto-circuito. 
Fonte: Adaptado da referência [12]. 
Essas faltas no sistema são normalmente provocadas pela 
ação de descargas atmosféricas, contatos de árvores e animais 
às partes vivas do sistema, falhas de equipamento e erro 
humano. Neste trabalho serão consideradas as correntes de 
faltas em regime permanente trifásicas, bifásicas (fase-fase) e 
monofásicas (fase-terra). A Tabela 3 indica as correntes de 
curto-circuito analisadas em cada cenário. 
 
Tabela 3: Correntes de curto-circuito no OpenDSS e no ATP. 
Cenário Barra Tipo de Falta 
Falta 
OpenDSS 
[kA] 
Falta 
ATP 
[kA] 
Diferença 
[%] 
1 1 
Trifásica 11,34 11,31 0,26 
Bifásica 11,51 11,59 0,70 
Fase-Terra 11,86 11,84 0,17 
2 6 
Trifásica 8,97 9,08 1,23 
Bifásica 8,32 8,31 0,08 
Fase-Terra 6,76 6,77 0,15 
3 171 
Trifásica 2,63 2,76 4,94 
Bifásica 2,33 2,33 0,00 
Fase-Terra 1,71 1,73 1,17 
4 343 
Trifásica 1,73 1,83 5,78 
Bifásica 1,57 1,57 0,00 
Fase-Terra 1,07 1,08 0,93 
Fonte: Elaboração do autor. 
Ao analisar as correntes mostradas na Tabela 3, o cenário 1 
e 4 apresentaram os maiores e menores valores, uma vez que 
os pontos escolhidos foram o secundário do trafo de 25 MVA 
e a barra fisicamente mais distante do sistema, 
respectivamente. Conforme explicado o sistema é do tipo 
radial e não contém GD conectada ao mesmo, pode-se 
considerar que existe um aumento no valor total da 
impedância da linha ao longo de seu comprimento, o que 
diminui o valor da corrente de falta nos pontos mais distantes. 
As correntes de curto-circuito simuladas em regime 
permanente via OpenDSS e ATP, apresentaram as maiores 
diferenças entre as barras 171 e 343 em falta trifásicas, com 
valores de 4,94% e 5,78%, respectivamente. Isto pode ser 
justificado devido ao número de casas decimais considerado 
para cada uma das simulações, conforme explicado. Os 
Cenário Barra Tensão OpenDSS [pu]
Tensão 
ATPDraw [pu] 
Desvio 
[%] 
1 1 0,9865 0,9874 0,09 
2 6 0,9777 0,9798 0,21 
3 171 0,9440 0,9494 0,57 
4 343 0,9220 0,9295 0,81 
Tipo de falta % Permanente (%) Transitório (%) 
Trifásicas 2 95 5 
Bifásica 11 70 30 
Monofásica 
(Fase-Terra) 79 20 80 
Outros 8 - - 
demais valores tiveram boa aproximação entre os softwares, o 
que possibilita validar o sistema simulado entre os mesmos. 
III. CONCLUSÃO 
Este artigo utilizou um modelo de rede de distribuição 
realizada no OpenDSS, com base em dados reais, para 
validação de um mesmo modelo no software ATP, através dos 
resultados que ambos apresentaram para determinadas tensões 
e correntes de curtos-circuitos, em regime permanente. 
De acordo com os valores apresentados no manuscrito, é 
possível afirmar que ambos os programas selecionados 
demonstraram boa aproximação nos resultados, sendo a maior 
discrepância obtida para o sistema estudado de 5,78%, devido 
ao número de casas decimais considerado para entrada de 
dados em cada um dos mesmos. Outra análise realizada foi a 
queda de tensão existente antes da falta (tensões de pré-falta), 
assim foi possível identificar que a barra 343 está com nível de 
tensão precário, uma vez, que o sistema é do tipo radial 
contendo somente um ponto de geração de 25 MVA. 
IV. REFERÊNCIAS 
[1] M. M. A. Fabrício, “Geração Distribuída – Impactos e Contribuiçõespara a Qualidade da Energia Elétrica e Dinâmica dos Sistemas Elétricos 
– Uma Análise Através do ATP-EMTP”, Tese de Doutorado, 
Universidade Federal Uberlândia, Uberlândia 26 de junho de 2011. 
[2] Frederico A. S. Marques, Jesus A. Moran, Lísias Abreu, Luiz C. P. da 
Silva, Walmir Freitas, “Impactos da Expansão da geração distribuída nos 
sistemas de distribuição de energia elétrica”, Faculdade de Engenharia 
Elétrica e Computação da Universidade Estatual de Campinas, São 
Paulo. 
[3] Natalia M.C.A.A. Vilaca, Vinicius N. Figueiredo, Lorenna Baptista de 
Oliveira, Vitor H. Ferreira, Marcio Z. Fortes1, Weules F. Correia , 
Orestes L.C. Pacheco, "Smart City – Caso da Implantação em Buzios – 
RJ”, Revista SODEBRAS – Vo. 9 – Nº 98, Fevereiro, 2014. 
[4] Z. F. Márcio, Vitor H. Ferreira, Weules F. Correia, A. B. Leonardo, " 
Smart City Búzios – Experiência para à Expansão de Sistemas de 
Geração com Fontes Alternativas”: Políticas Energéticas para a 
Sustentabilidade, Agosto, 2014. 
[5] C.D. Roger, “Reference guide – The open distribution system simulator 
(OpenDSS)”, Electric Power Research Institute, Inc., November, 2012. 
[6] S. M. Ivan, “Análise técnico-econômica do impacto da penetração da 
geração distribuída em redes de distribuição”, dissertação de mestrado, 
Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro, 2016. 
[7] A. F. João, “Cidade inteligente Búzios: Entre paradigmas e percepções”, 
dissertação de mestrado, Fundação Getúlio Vargas, Rio de Janeiro, 
Fevereiro, 2016. 
[8] L. C. Hugo, F. Ayres, F. L. Márcio, “Análise de transitórios 
eletromagnéticos utilizando o ATPDraw”, monografia de graduação em 
Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia, 
Brasília, Dezembro, 2016. 
[9] ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica, PRODIST – 
Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico 
Nacional, Módulo 8 – Qualidade da Energia Elétrica, Janeiro, 2010. 
[10] Armação dos Búzios. Legislação - Plano Diretor do Município de 
Armação dos Búzios - RJ. 
Disponível em:< http://www.buzios.rj.gov.br/legislacao.aspx>. Acesso 
em 10 dezembro de 2017. 
[11] S. S. B. Lorrane, “Avaliação da presença de curtos-circuitos na rede 
elétrica usando o software OpenDSS”, monografia de graduação em 
Engenharia de Energia, Universidade de Brasília, Brasília, 2016. 
[12] A. F. P. Rodrigo, “Localização de faltas fase-terra em circuitos radiais 
de distribuição através de algoritmos de busca inteligente”, dissertação 
de mestrado em Engenharia Elétrica, Faculdade de Engenharia Ilha do 
Solteira - UNESP, São Paulo, 2003.