Solução das equações de fluxo de carga a partir de aproximações de padé de tensões nodais de barra

Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017.Os estudos relacionados ao fluxo de potência são fundamentais para a operação estável e eficiente dos sistemas elétricos, além de sua necessidade em planejamentos de expansão e melhorias da rede. O cálculo do fluxo de potência resulta nas variáveis de estado do sistema que, basicamente, descrevem o ponto de operação em regime permanente do mesmo. O cálculo dessas variáveis é necessário para manter o funcionamento dos dispositivos associados à rede dentro dos seus limites estáveis. Dentre os diversos métodos já propostos para a solução do problema, o método iterativo de Newton-Raphson é um dos mais utilizados. No entanto, além da necessidade de uma estimativa inicial, esse tipo de solução também não apresenta bons resultados em situação de contingência. Este trabalho descreve o método não iterativo Holomorphic Embedded, proposto por Antonio Trias em 2012, para a solução do problema de fluxo de potência (PFC). Apresenta-se um resumo sobre os equacionamentos básicos requeridos para o entendimento do método, principalmente, com relação à modelagem envolvendo os tipos de barras usuais tratadas no PFC. O trabalho também explora estudo em que se avalia o efeito do carregamento do sistema sobre as tensões. Experimentos com base em sistemas de 3, 4, 14, 30 e 57 barras são usados para avaliar o desempenho do método. Resultados são comparados com aqueles obtidos pelo tradicional método de Newton-Raphson usado na resolução do problema. Os resultados obtidos evidenciam a similaridade dos métodos em situações normais de carregamento. Mas, próximo ao ponto de colapso de tensão, o método não iterativo mostra-se mais estável sob o ponto de vista numérico, tendo em vista que enquanto o método de Newton-Raphson pode não convergir, o método não iterativo apresenta convergência sempre que existe solução.Power flow studies are extremely important for the successful and efficient operation of electrical systems, besides being necessary for planning and the improvement of the grid. As a result of the power flow resolution, the system state variables are obtained and they describe the steady-state operation point for the system. The calculation of these variables is required in order to maintain the devices connected to the grid within the limits of stable operation. Among the several different methods already proposed for solving the problem, the iterative Newton-Raphson method is one of the most widely used. However, in addition of its need for an initial estimative, the method also does not present very good results for the power flow problem when a contingency occurs in system. This work describes a non-iterative method called Holomorphic Embedded, proposed by Antonio Trias in 2012, in order to solve the power flow problem (PF). A summary of the basic equations required for the understanding of the method is presented, mainly considering the modelling involving the usual types of bars treated in the PF. The work also presents a study in which the impact of load increasing on the system voltages is evaluated. Experiments based on 3, 4, 14, 30 and 57 buses systems are used to assess the performance of the method. Results are compared with those found by the traditional Newton-Raphson method used to solve the problem. The results obtained evidence the similarity of the methods in normal loading situations. However, near the point of voltage collapse, the non-iterative method is more stable from the numerical point of view because it always converges when a solution exists, while the the Newton-Raphson method may not converge in this type of case