Rodrigo Andrade Ramos.

Pesquisa patrocinada pela empresa TotalEnergies

O objetivo principal do presente projeto de cooperação técnico-científica é realizar estudos especializados com vistas a aperfeiçoar a modelagem de carga e da MMGD utilizada em estudos elétricos, considerando as características atuais do SIN. Para o desenvolvimento de tais atividades foram estabelecidos os seguintes princípios norteadores: 1) atender aos resultados esperados pelo ONS, descritos no documento RT-ONS DPL-0180-2022-Especificação Técnica-TR-Projeto Modelagem de Carga; 2) aproveitar, ao longo do desenvolvimento do Projeto, os dados de registros de perturbações realizados pelo extenso parque de PMUs já instaladas no SIN, bem como resultados de simulação de perturbações realizadas pela equipe do ONS, visando identificar áreas críticas quanto à representação das cargas; 3) propor um roadmap orientativo de ações e de projetos de pesquisa e desenvolvimento, visando a determinação de estrutura, parametrização, validação e atualização de modelos de carga, incluindo ações de caráter técnico, regulatório e de processos internos e externos ao ONS; e 4) constituir equipe de professores e alunos de pós-graduação de várias universidades, com longa experiência em estudos da dinâmica de sistemas elétricos, modelagem de componentes do sistema, geração distribuída, desenvolvimento e aplicação de medição sincronizada de fasores.

Este projeto de pesquisa visa investigar e aprofundar estudos associados à metodologia topológica de triagem de barras e linhas de transmissão críticas, considerando múltiplas contingências. A metodologia a ser aprimorada é baseada na métrica de centralidade de grafos conhecida como current flow betweenness centrality, onde sua implementação fornece uma análise estrutural do sistema elétrico de potência, dispensando o conhecimento das medidas elétricas convencionais. A metodologia de análise é implementada nos contextos local e global. Considerando a análise local, a metodologia é capaz de identificar como as interrupções de linhas de transmissão afetam cada barra do sistema de transmissão de energia elétrica

Este projeto de pesquisa visa, frente aos desafios atuais da operação de sistemas elétricos, contribuir com a solução do difícil problema de desenvolver técnicas de monitoramento e análise de estabilidade para avaliação, em tempo real, da segurança dinâmica de sistemas elétricos de potência. As crescentes incertezas operacionais, provenientes do incremento de penetração de fontes renováveis não convencionais, que são intermitentes, variáveis e não despacháveis, fazem com que as análises de segurança, atualmente realizadas no ambiente de planejamento da operação, não consigam garantir a operação segura dos sistemas elétricos de potência. Este projeto de pesquisa busca, portanto, vencer um enorme desafio que é desenvolver e aplicar, no ambiente de operação, técnicas de avaliação de segurança dinâmica e monitoramento que sejam rápidas o suficiente para alertar e auxiliar o operador, em tempo real, a manter o sistema elétrico operando em um estado seguro, evitando interrupções de energia e a ocorrência de blecautes mesmo em condições de incertezas operacionais e considerando a crescente penetração de geração a partir de fontes de energia renováveis não convencionais. Para vencer este desafio, os objetivos deste projeto foram divididos em cinco tópicos principais: (i) desenvolvimento de ferramentas de monitoramento de segurança dinâmica utilizando medições fasoriais, (ii) incorporação de modelos de geração eólica nos estudos de estabilidade e avaliações de segurança dinâmica, (iii) desenvolvimento de técnicas rápidas de análises de contingência considerando incertezas operacionais, (iv) desenvolvimento de técnicas de seleção de controles preventivos e emergenciais e (v) integração das técnicas desenvolvidas de monitoramento (via medições fasoriais) e avaliação de segurança (baseada em modelos) explorando suas vantagens e complementariedades. Com estes estudos e desenvolvimentos, pretende-se fornecer, em tempo real, para o operador, informações de margem de estabilidade confiáveis e sugestões de controles preventivos e emergenciais que possam ajudá-lo a manter o sistema elétrico operando em condição segura mesmo em situações de incertezas operacionais e considerando os impactos da penetração da geração eólica nos estudos de estabilidade destes sistemas

O crescente aumento da conexão de geração eólica à rede elétrica requer que estes geradores contribuam para os serviços necessários para garantir a segurança da operação do sistema elétrico, denominados serviços ancilares. Os serviços ancilares são os recursos disponibilizados para realização de tarefas fundamentais para a operação do sistema, tais como controlar a frequência , o perfil de tensão e a estabilidade do sistema. Para incorporar os recursos de geração eólica como opções de serviços ancilares deve ser considerado que, além de não ser despachável, este tipo de geração emprega sistemas de conversão de energia diferentes dos tradicionais geradores síncronos. Desta forma, o provimento de serviços ancilares por geração eólica requer estudos e metodologias específicas, diferentes dos atuais empregados para a geração tradicional. Neste contexto, este projeto pretende contribuir para a incorporação de geração eólica em serviços ancilares, para isso serão propostas metodologias para: (a) incluir a capacidade de controlar a potência reativa de usinas eólicas como um controle preventivo para melhoria da margem de estabilidade de tensão do sistema de transmissão; (b) coordenar a contribuição dos geradores eólicos de uma usina considerando a velocidade e a direção do vento para fornecer suporte de frequência, de acordo com os requisitos de inércia sintética, ao sistema de transmissão; (c) compensar parcial ou totalmente tensões trifásicas desequilibradas de redes ilhadas; e (d) dar suporte de frequência em redes ilhadas para manter a estabilidade durante alterações das condições de operação.

O projeto LASSE Smart Energy tem como objetivo a implantação de um laboratório para desenvolvimento de pesquisas e de soluções inovadoras envolvendo microrredes e sistemas de média e baixa tensão com inserção de fontes renováveis e dispositivos de armazenamento de energia. A principal característica deste laboratório será a disponibilidade de uma infraestrutura completa de hardware, software e recursos humanos para a realização de simulações em tempo real. Estão em andamento pesquisas que realizam a integração da plataforma RTDS já disponível no LASSE com dispositivos externos, em particular para a implementação de esquemas de controle do tipo Hardaware-in-the-Loop. O objetivo final envolve a integração de elementos físicos de geração e armazenamento ao simulador, o qual teria a função de realizar a conexão virtual entre os mesmos. Tal conexão virtual será, por consequência, facilmente (re)configurável, o que permitirá a simulação de uma ampla gama de problemas dentro do escopo de trabalho mencionado. Dessa forma, o laboratório deverá ter, ao final do projeto, capacidade para fornecer soluções customizadas tanto do ponto de vista de pesquisa quanto de inovação e serviços a potenciais clientes. OBS: O projeto foi desativado em 2020 devido à pandemia.

O Brasil passa atualmente por um momento delicado e de transição, o que tornará imperativa uma diversificação de sua matriz energética no curto prazo (com reflexos óbvios para o setor elétrico). Evidentemente, grandes empreendimentos de geração têm um tempo de maturação elevado, e não solucionam o problema de curto prazo apontado. Uma das principais alternativas para contribuir com a diversificação mencionada é o aumento da conexão de geradores distribuídos ao sistema, visto que tais geradores demandam um menor tempo desde o projeto até a entrada em operação e trabalham, em sua maioria, com energia de fontes limpas e renováveis. Dentro deste contexto, o presente projeto de pesquisa tem seu foco na análise da operação de geradores distribuídos e de seu impacto sobre a operação do sistema de grande porte ao qual os mesmos se conectam. Este projeto está estruturado em três principais tópicos de pesquisa, os quais possuem uma intersecção que os torna complementares (no sentido de que a obtenção de bons resultados em um deles pode beneficiar o desenvolvimento dos demais). São os seguintes os tópicos a serem pesquisados nesta proposta: a) Proposição de estratégias de controle para aumentar a eficiência dos geradores distribuídos; b) Desenvolvimento de modelos e ferramentas para a análise da operação de elementos do sistema; e c) Desenvolvimento de métodos de análise do impacto da geração distribuída na dinâmica do sistema de grande porte. Pode-se observar que o projeto está estruturado de forma a cobrir aspectos de modelagem, análise e controle desde o nível mais específico da operação de um gerador de interesse até o nível mais geral de análise do impacto da operação de vários geradores distribuídos sobre a estabilidade do sistema de grande porte ao qual os mesmos se conectam (o que evidencia a intersecção e a complementariedade anteriormente mencionadas neste resumo). Por fim, é possível afirmar que a conclusão bem sucedida deste projeto pode contribuir de forma significativa para vencer desafios técnicos que ainda se colocam como obstáculos para a inserção de um número cada vez maior de geradores distribuídos no sistema elétrico brasileiro, com reflexos positivos para um objetivo mais geral e premente que é a diversificação da matriz energética nacional.

Este projeto tem como objetivo desenvolver um conjunto de metodologias de avaliação dos diversos aspectos técnicos necessários para a liberação, por parte das concessionárias de distribuição, do acesso de autoprodutores de energia elétrica a sua rede básica. Este conjunto de metodologias teria como inovação principal a consideração da operação em condições trifásicas desbalanceadas, e o desenvolvimento das mesmas pretende gerar um conjunto de competências, entre os integrantes do projeto, com potencial de capacita-los a integrarem futuras equipes de projetos na mesma linha que sejam eventualmente de interesse do Laboratório de Automação e Simulação de Sistemas Elétricos.

O grande aumento de demanda por energia elétrica nas últimas décadas e o crescente número de interligações entre os sistemas elétricos de potência existentes tornaram a operação e o controle destes sistemas muito complexos. Isto exige ferramentas de análise cada vez mais precisas e refinadas. Este projeto de pesquisa tem por objetivo principal o desenvolvimento de novas técnicas de análise e controle de sistemas elétricos de potência com o intuito de garantir maior confiabilidade para a operação dos mesmos. Diversas são as etapas de análise de um sistema elétrico de potência. Do ponto de vista técnico, pretende-se abordar algumas das técnicas em que nosso grupo já adquiriu razoável competência. Os tópicos a serem abordados neste projeto, podem ser divididos basicamente em: 1) Estimação de Estado: (i) Utilização de bases Geométricas e Topológicas para processamento de Erros Grosseiros nas medidas, de Parâmetros e de topologia da rede, (ii) Utilização de Medidas Fasoriais Sincronizadas para Estimação de Estado, (iii) Estimação de Estado em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica, 2) Análises de Estabilidade: (i) Estabilidade Transitória Utilizando Métodos Diretos, (ii) Estabilidade a Pequenas Perturbações, (iii) Estabilidade de Tensão e 3) Reconfiguração de Redes em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica. Novas técnicas de análise e controle deverão ser desenvolvidas de maneira a contribuir para a segurança e confiabilidade dos sistemas elétricos de potência.

Este projeto tem por objetivo desenvolver procedimentos de análise de estabilidade a pequenas perturbações para sistemas de distribuição de energia elétrica, nos quais estejam conectados geradores síncronos. A motivação para tal objetivo vem do fato de que os empreendimentos de cogeração, principalmente aqueles advindos da queima do bagaço de cana-de-açúcar, geralmente utilizam geradores síncronos para produzir energia elétrica, a qual é em geral vendida para concessionárias através de seus sistemas de distribuição. Pretende-se analisar diversos aspectos nos quais os sistemas de distribuição se diferenciam dos sistemas de transmissão (em particular o nível de desequilíbrio entre as fases destes sistemas) e levar tais aspectos em conta no desenvolvimento de novas ferramentas para análise de estabilidade a pequenas perturbações e projeto de controladores de amortecimento para tais sistemas.

Consiste em um projeto de P&D desenvolvido com a Fundação Parque Tecnológico Itaipu (FPTI), em colaboração com a Itaipu Binacional e com a Universidade Estadual do Oeste do Paraná, cujo objetivo é a avaliação do impacto, do ponto de vista dinâmico, da inserção de geradores síncronos em sistemas de distribuição de energia elétrica. Tal inserção torna-se cada vez mais comum no cenário brasileiro, principalmente em função da cogeração realizada por usinas de produção de açúcar e álcool. Pretende-se que ferramentas a serem desenvolvidas para a avaliação do impacto mencionada levem em conta duas características bastante marcantes em sistemas de distribuição: o desbalanço das linhas e o desequilíbrio das cargas. Essas duas características são proporcionalmente mais significativas em sistemas de distribuição do que em sistemas de transmissão, de forma que a maioria dos procedimentos de avaliação do desempenho dinâmico de geradores em sistemas de potência não as leva em conta, residindo aí a principal inovação do projeto. Para possibilitar o desenvolvimento dessas ferramentas, é necessário o uso de softwares com capacidade de simulação trifásica, de forma que neste projeto serão utilizados o ATP e o RSCAD, sendo este último utilizado na plataforma RTDS existente no Laboratório de Análise e Simulaçõ de Sistemas Elétricos, disponibilizado para este projeto através da FPTI. O principal produto que se pretende gerar ao final deste projeto é uma biblioteca de modelos para simulação de geradores síncronos e de elementos de sistemas de distribuição, para ambos os softwares mencionados, de forma a possibilitar a análise da resposta dinâmica destes geradores quando conectados em tais sistemas, permitindo assim uma avaliação de seus impactos e a eventual mitigação de possíveis problemas detectados nesta avaliação através da aplicação de medidas de controle e proteção adequados.

Cogeneration is the production of energy from an industrial process waste. An example if the generation of steam by burning waste from alcohol production in sugar cane mills. This steam can be used to produce an amount of energy that can be sold to the main grid. The main purpose of this research is the development of a new control scheme that will allow the thermo-electrical generator in a cogeneration plant to remain in synchronism with the main grid when facing severe perturbations, such as the stoppage of its own industrial process. This will result in better quality of the electrical power that is produced by the cogeneration and will allow exploring the full potential of this clean source of energy.

Este projeto concentra-se na análise do comportamento do sistema elétrico de potência (SEP) durante o período transitório, e seu foco principal são os fenômenos relacionados à estabilidade angular a pequenas perturbações. Os problemas analisados nesta pesquisa são o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa freqüência e o alívio de carga em subfreqüência. Os objetivos principais desta pesquisa são os desenvolvimentos de: a) procedimentos de projeto que forneçam controladores mais eficientes para o amortecimento de oscilações eletromecânicas, a partir da aplicação de técnicas de controle robusto embasadas em ferramentas de otimização restrita por desigualdades matriciais lineares; b) metodologias mais confiáveis (com relação àquelas atualmente disponíveis no mercado) de análise de estabilidade angular de SEP, com base nos conceitos de estabilidade quadrática e de modelagem politópica; c) processos de otimização que resultem em planos de alívio de carga em subfreqüência mais eficazes, utilizando também as ferramentas de desigualdades matriciais lineares.

Trata-se de um Projeto Temático apoiado pela FAPESP, que visa o desenvolvimento de técnicas para análise e controle de sistemas elétricos de potência, tanto do ponto de vista estático quanto do ponto de vista dinâmico. A coordenação geral do projeto está a cargo do Prof. Newton Geraldo Bretas, e o objetivo central é a melhoria da operação do sistema de potência pela utilização coordenada das técnicas propostas. No que se refere às análises estáticas, coordenadas pelo Prof. João Bosco Augusto London Jr., o projeto enfoca o desenvolvimento de ferramentas para a análise de observabilidade e estimação de estados e parâmetros em sistemas de geração e transmissão de energia elétrica. As análises dinâmicas estão divididas em três tópicos fundamentais: a) estudos de estabilidade a grandes perturbações, coordenados pelo Prof. Luís Fernando Costa Alberto, visando o desenvolvimento de técnicas para o tratamento de instabilidades advindas de grandes perturbações nos sistemas de geração e transmissão de energia elétrica; b) estudos de estabilidade a pequenas perturbações, coordenados pelo Prof. Rodrigo Andrade Ramos, com o intuito de desenvolver técnicas para análise e controle de instabilidades originadas após pequenas perturbações nos sistemas de geração e transmissão de energia elétrica e; c) estudos de colapso de tensão, coordenados pelos Profs. Luís Fernando Costa Alberto e André Christóvão Pio Martins, objetivando a criação de ferramentas para a melhoria dos processos de análise de fenômenos de colapso de tensão em sistemas de geração e transmissão de energia elétrica.

Trata-se de projeto de pesquisa vinculado ao Edital Universal 02/2006 do CNPq, que tem como objetivo desenvolver técnicas para a melhoria da operação de sistemas elétricos de potência, tanto do ponto de vista dinâmico quanto estático. Os tópicos abordados são relacionados à observabilidade e a estimação de estados e parâmetros em sistemas de potência e a análises lineares e não lineares da estabilidade destes sistemas, bem como o projeto de controladores para garantir tal estabilidade com um desempenho satisfatório na resposta a perturbações.

Trata-se de projeto de pesquisa vinculado ao Edital Universal 01/2003 do CNPq, sob o número de processo 470397/2003-9. Este projeto visa o desenvolvimento de pesquisas na área de análise e controle de sistemas elétricos de potência, relacionadas aos seguintes tópicos: 

- Projeto de controladores robustos para o amortecimento de oscilações eletromecânicas; 
- Análise da estabilidade por métodos diretos; 
- Análise dos processos de colapso de tensão; 
- Avaliação da observabilidade em sistemas de energia elétrica; 
- Identificação de medidas críticas em redes de transmissão e distribuição de energia elétrica.

Este projeto de pesquisa tem por objetivo principal o desenvolvimento de novas técnicas de análise e controle de sistemas de potência e como objetivo subliminar a preparação dos estudantes envolvidos nestas pesquisas para atuar num mercado de trabalho cada vez mais exigente. Estes objetivos são atingidos desenvolvendo-se pesquisas em diversas áreas relacionadas ao controle e à análise de sistemas de potência. Do ponto de vista técnico são abordados temas em que o grupo já adquiriu razoável competência. São eles: -Estimação de Estados: Observabilidade de Redes e Confiabilidade de Conjunto de Medidas -Estabilidade Transitória Utilizando Métodos Energéticos - Projeto de Controladores de Amortecimento Robustos - Análise de Colapso de Tensão - Reestabelecimento de Sistemas de Energia.