Análise de curto-circuito probabilístico em sistemas de distribuição de energia elétrica com geração distribuída - Martins, Daniella de Barcellos (2021)
Estudos de planejamento e operação de sistemas de distribuição de energia elétrica são essenciais para garantir qualidade e confiabilidade do fornecimento de energia aos consumidores finais. A determinação das correntes de curto-circuito no sistema elétrico faz parte destes estudos e permite o ajuste, determinação e coordenação do sistema de proteção, além do dimensionamento de equipamentos, do sistema de aterramento e da capacidade térmica e mecânica suportada pelos elementos do sistema. Atualmente, o aumento contínuo da demanda de energia e a preocupação com o meio ambiente resultaram na crescente inserção de geração distribuída nas redes de distribuição. No entanto, a inserção de geradores distribuídos pode elevar os níveis de curto-circuito, podendo causar a perda de coordenação dos dispositivos de proteção. O uso de geradores distribuídos também aumenta a aleatoriedade do problema de cálculo de curto-circuito devido às fontes primárias intermitentes empregadas, como sol e vento. Assim, a determinação das correntes de curto-circuito, considerando a influência de geradores distribuídos e a estocasticidade inerente ao problema, torna-se necessária. Nesta pesquisa, propõe-se uma metodologia probabilística para determinar as correntes de curto-circuito em sistemas de distribuição, considerando as incertezas associadas à geração de energia proveniente de fontes intermitentes como solar e eólica, à variação de carga do sistema, bem como as incertezas associadas ao local, tipo, e resistência de falta. A metodologia desenvolvida utiliza a simulação de Monte Carlo em conjunto com uma técnica de compensação híbrida, permitindo a obtenção das funções densidade de probabilidade das correntes de curto-circuito. A técnica de compensação híbrida empregada considera uma abordagem em coordenadas de fase, uma vez que a aplicação direta do método de componentes simétricas em redes de distribuição pode ser inadequada. Para a abordagem probabilística, avaliou-se um sistema-teste de 135 barras, no qual foram aplicados 50.000 eventos de falta para a obtenção das funções densidade de probabilidade das correntes medidas nos ramos do sistema. Os resultados permitiram a verificação da influência das unidades de geração distribuída nas correntes de curto-circuito e a eficiência da metodologia desenvolvida. A abordagem probabilística realizada permite que cenários mais realistas de falta sejam considerados e que não somente valores extremos da corrente de falta sejam obtidos. Assim, pode-se realizar uma melhor abordagem envolvendo custos e riscos no dimensionamento e planejamento do sistema de proteção e demais elementos da rede.