Qualidade de serviço em redes elétricas inteligentes

Abstract

A energia elétrica é um bem essencial para a generalidade dos setores da economia mundial, devido às suas características únicas e à sua indispensável presença nas diferentes fases de produção/prestação de produtos/serviços respetivamente. Atualmente, e devido à grande importância da energia elétrica, os estudos realizados com intuito de compreender os efeitos das alterações dos parâmetros da rede (tensão, frequência, etc.), que se encontram em intervalos pré-definidos, são cada vez mais significativos, levando à implementação de medidas com um efeito positivo nos níveis de qualidade de energia elétrica. Ao longo do presente trabalho, foi abordado o tema da qualidade da energia elétrica no contexto dos perfis de tensão e perdas nas linhas visando a integração dessas medidas em redes elétricas inteligentes. Desta forma, é realizado um estudo em regime permanente em que se analisa a influência das baterias de condensadores e reguladores de tensão nos perfis de tensão e perdas nas linhas. Dos resultados obtidos, verifica-se que os componentes instalados na rede colaboram na melhoria da qualidade de serviço aqui explorada em termos dos perfis de tensão e permitem ainda reduzir as perdas nas linhas através de uma redução do valor eficaz da intensidade da corrente. É ainda explorada a reconfiguração da rede e as consequências nos perfis de tensão, sendo exploradas duas novas configurações, cuja implementação é tecnicamente viável. Uma das reconfigurações simulada é a alimentação por outro barramento que não o original, tal que a fonte de alimentação fica mais próxima das cargas, o que permite reduzir a sobrecarga das linhas. A segunda reconfiguração implementada é a alimentação em anel aberto. Esta configuração consiste na alimentação da rede pelos barramentos extremos, com abertura de uma linha intermédia. Estas duas novas configurações apresentam melhores resultados quer para os perfis de tensão quer para as perdas nas linhas, apresentando ainda uma sobrecarga nas linhas viável à sua implementação. Por fim, são elaboradas algumas regras de priorização de ações conducentes à qualidade de serviço, que permitem a melhoria dos perfis de tensão e reduzir as perdas nas linhas, podendo estas ser aplicadas no futuro numa rede dotada de controlo inteligente (Smart Grid).

Electricity is an essential asset to almost all of the industrial sectors of today world’s economy. This is due to its unique features and mandatory presence on the various stages of production goods and services. Nowadays, due to the great importance of electricity, studies regarding the effects of the alterations on the grid’s parameters, such as voltage and frequency, are getting more and more relevant. As a result, there has been a significant increase the quality of the electric power. This essay will be to explore the quality of the electrical power through the perspective of the relationship between voltage profiles and losses on the grid. It is clear that the components installed on the grid result in a significant benefits on two major aspects: first, it reveals a major improvement on the quality of the service here analyzed. Second, it reduces the losses on the grid trough a reduction on the effective value of intensity. Afterwards, a study will be conducted, in which the influence of the capacitor banks and voltage regulator is going to be measured on the voltage profiles and loss on the grid. The purpose of this analysis is to assess if the components installed in the grid present positive results. The grids reconfiguration is also assessed, attempting to explore two new configurations which implementation is technically viable. The first simulated configuration is the powering of the grid by other crossing than the original. The result is an approach between the power supply and the charges, decreasing the voltage swell of the grid. The second attempted configuration is the powering in open ring, which consists in powering by extreme crossings, with an intermediate line opening. Both simulations present potential better results to voltage profiles and grid losses, and both present a suitable voltage swell of the grid. Finally, as an output of this thesis, it will be presented a set of prioritization rules, able to apply in the future Smart Grid, since, as proven, they provide better results regarding the voltage profiles and loss of the grid.