Desenvolvimento de um simulador de redes elétricas para estudos da propagação de harmônicos

The electricity sector in Brazil has faced many changes due to the modernization of electrical equipment, especially when it refers to residential consumers. This has provided a considerable increase in the level of harmonic distortion in the electric distribution networks, which can be explained by the large use of devices based on power electronics in an attempt to make them more efficient and compact. Therefore, it becomes necessary execute analysis of the levels of harmonic distortion in the power systems. Monitoring by power quality analyzer is the best way to collect data of the electrical system; however, the computer simulation is an efficient tool capable of reproducing the disturbances and behavior of the electric networks for different operating modes. Thus, this paper aims to present a computational environment that helps the harmonic propagation studies in electrical systems. For this, it was used the software ATP (Alternative Transient Program) for modeling the electrical system, the harmonic behavior of a nonlinear load is represented by effective values of harmonic currents in function of time. The measurements were obtained through power quality analysis of a distribution network in the North Region of Brazil. Thus, for this set of measures, a set of simulations was performed, providing for the users the values of harmonic voltages for all buses of the electrical system. Therefore, with the simulator of electrical networks it is possible perform harmonic propagation studies in several electrical systems, and it can work as a strategic planning tool for the use of mitigating measures or for the strategic control of harmonic distortion, from evaluations of most critical moments of harmonic distortion at all points of the network. To demonstrate its use, the industrial system of 13 bar was used as a test system for analysis in this dissertation.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorO setor elétrico brasileiro tem enfrentado grandes mudanças devido a modernização dos equipamentos elétricos, principalmente quando se refere aos consumidores residenciais. Isso tem proporcionado um aumento considerável do nível de distorção de harmônicos nas redes elétricas de distribuição, o que pode ser justificado pelo uso acentuado de equipamentos baseados na eletrônica de potência, na tentativa de torná-los cada vez mais eficientes e compactos. Portanto, torna-se necessário a realização de diagnóstico quanto aos níveis de distorções harmônicas em sistemas elétricos. O monitoramento por analisadores de energia é a melhor forma de obter os dados do sistema elétrico, entretanto a simulação computacional é uma eficiente ferramenta capaz de reproduzir os distúrbios e o comportamento da rede elétrica para diferentes modos de operação. Logo, este trabalho tem como objetivo apresentar um ambiente computacional que auxilie nos estudos de propagação de harmônicos nos sistemas elétricos. Para isso, utilizou-se o software ATP (Alternative Transient Program) para a modelagem do sistema elétrico, o comportamento harmônico de uma carga não linear é representado por valores eficazes de medidas de correntes harmônicas em função do tempo. As medidas foram obtidas por meio de analisares de qualidade da energia conectados em uma rede de distribuição da região norte do Brasil. Logo, para esse conjunto de medidas, foi realizado um conjunto de simulações, disponibilizando ao usuário valores de tensões harmônicas para todos os barramentos do sistema elétrico. Portanto, com o simulador de redes elétricas será possível realizar estudos de propagação de harmônicos em diversos sistemas elétricos, podendo auxiliar como uma ferramenta de planejamento estratégico quanto ao uso de medidas mitigadoras ou mesmo para o controle estratégico das distorções harmônicas, a partir das avaliações dos principais momentos críticos de distorções harmônicas em todos os pontos da rede elétrica. Para demonstrar a utilização, o sistema industrial de 13 barras foi utilizado como um sistema teste para as análises nesta dissertação