Análise do efeito da modelagem da carga nas estimativas de perdas elétricas em sistemas de distribuição

Abstract

As perdas elétricas, que no Brasil giram em torno de 14,4%, são prejudiciais ao desempenho técnico e financeiro das concessionárias de energia elétrica, principalmente em um cenário de uma eminente crise energética e alta regulação. A mitigação das perdas elétricas está diretamente relacionada com sua correta estimação. Para operar um sistema de energia elétrica, é de fundamental importância definir a correta modelagem dos elementos do sistema. As metodologias de estimação das perdas de energia, para sistemas de distribuição, vigentes não levam em conta possíveis erros na correta modelagem das cargas conectadas. Desta forma, este trabalho tem o objetivo de analisar a influência causada pela utilização dos modelos de carga, na estimação das perdas elétricas em sistemas de distribuição. Esta análise abrange as metodologias de fluxo de carga backward-forward sweep por soma de corrente, por soma de potência e Newton-Raphson. A perda de energia é calculada pela diferença entre a energia injetada no sistema, menos a energia entregue. O estudo de caso é realizado em um sistema de distribuição teste de 13 barras da IEEE. No caso proposto, são realizados cálculos das perdas de energia para o sistema de distribuição, considerando diferentes modelos de carga. Desta maneira, o trabalho estimou a diferença no cálculo das perdas para cada tipo de modelo de carga, em relação a perdas calculadas com o padrão original das cargas. Outro ponto analisado foi o desempenho das metodologias de fluxo de carga, frente à alteração dos modelos de carga. Os resultados demonstram que a alteração dos modelos de carga influência a estimação das perdas elétricas nos sistemas de distribuição, e o desempenho dos fluxos de carga.

Electrical losses, which in Brazil are around 14.4%, are harmful to the technical and financial performance of electric utilities, especially in a scenario of an imminent energy crisis and high regulation. Mitigation of electrical losses is directly related to its correct estimation. To operate an electric power system, it is of fundamental importance to define the correct model of the system elements. The methodologies for estimating energy losses, for the existing distribution systems, do not take into account possible errors in the correct model of connected loads. Thus, this study aims to examine the influence caused by the use of different load models, in the estimation of electrical losses in distribution systems. This analysis covers the backward-forward sweep load flow methodologies by the sum of current, by the sum of power and Newton-Raphson. The energy loss is calculated by the difference between the energy injected into the system, minus the energy delivered. The case study is performed on the IEEE 13 Node Test Feeder. In the proposed case, calculations of energy losses in the distribution system are performed considering different load models. Therefore, the study has estimated the difference in the calculation of energy loss for each type of load model, for the losses calculated with the original pattern of loads. Another point discussed is the performance of load flow methodologies, related to the change of load models. The results have shown that the change in load models influence the estimation of electrical losses in distribution systems and in the performance of load flows.