Estimação da impedância de transferência baseada em ICA para redes com múltiplas fontes harmônicas

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Oliveira, Mateus Mostaro de
• Orientador(a): Duque, Carlos Augusto
• Banca de defesa: Ferreira, Danton Diego , Bretas, Arturo Suman , Silva, Leandro Rodrigues Manso , Melo, Igor Delgado de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Qualidade de energia elétrica; Smart-grids; Estimação de impedância harmônica; Análise de componentes independentes; Responsabilidade harmônica; Transferência harmônica; Identificação de fontes; Electric power quality; Harmonic impedance estimation; Independent component analysis; Harmonic responsibility; Harmonic transfer
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18836

Atualmente, o uso crescente de cargas não lineares e equipamentos baseados em eletrônica de potência tem contribuído significativamente para o aumento das distorções harmônicas nos sinais elétricos. Esse crescimento contínuo nos níveis de distorção harmônica nas redes elétricas de distribuição tem gerado sérias preocupações tanto para as concessionárias quanto para os clientes do sistema, uma vez que a presença dessas fontes harmônicas pode comprometer a eficiência na geração, transmissão e utilização da energia elétrica. Tradicionalmente, a análise da contribuição da distorção harmônica em um ponto específico do sistema elétrico é realizada considerando apenas as contribuições do lado da carga e do lado da fonte principal. No entanto, para uma avaliação mais precisa e confiável, é fundamental quantificar as contribuições individuais das diferentes fontes harmônicas. Diante desse contexto, este trabalho apresenta uma metodologia inovadora para estimar as impedâncias de transferência harmônica em sistemas elétricos de potência com múltiplas fontes harmônicas. O objetivo é determinar a responsabilidade de cada fonte harmônica pela distorção harmônica total em um barramento específico dentro do sistema, abordando uma questão crítica no campo da qualidade de energia. Para atingir esse objetivo, é necessário estimar não apenas as fontes harmônicas individuais, mas também as impedâncias de transferência entre cada fonte e o barramento em análise. A maioria dos métodos para resolver esse problema baseia-se em uma modelagem adequada da rede ou restringe as variações das fontes harmônicas a uma única fonte por vez. A metodologia proposta supera essa limitação. Para isso, fasores de corrente e tensão sincronizados são medidos no barramento em análise. Após a coleta das medições, o método de Análise de Componentes Independentes (ICA) é aplicado para estimar o equivalente de Norton. A impedância de transferência harmônica é então determinada utilizando as informações fornecidas pela ICA. Para melhorar a precisão da estimativa da impedância harmônica de transferência, três procedimentos são empregados para analisar os dados dos parâmetros fornecidos pela ICA ao longo do tempo, gerando um sistema bem condicionado. Uma vez que a impedância harmônica de transferência é satisfatoriamente determinada, as contribuições harmônicas individuais, ou seja, as responsabilidades harmônicas, podem ser estimadas com precisão. A eficácia e o desempenho do método são demonstrados por meio de simulações computacionais aplicadas a sistemas de distribuição e transmissão. Além disso, a metodologia é validada com dados reais coletados de um sistema de transmissão brasileiro monitorado por unidades de medição de qualidade de energia sincronizadas. Os resultados simulados mostram que o Total Vector Error (TVE) é inferior a 0,4%, e para o teste com dados reais, o TVE é inferior a 2%.