Laboratório dos EUA testa novo modelo para investigar falhas na rede

Jun 02, 2024

Pesquisadores do Laboratório Nacional Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia estão trabalhando para compreender os efeitos das falhas elétricas na rede elétrica moderna dos EUA.

Falhas são condições anormais em um circuito elétrico que interrompem o fluxo de energia, com potencial para causar apagões que afetam milhares de clientes. As falhas podem ser causadas por falha de equipamento, erro humano, eventos climáticos e desastres naturais. Compreendê-los permite que as empresas eléctricas e os operadores de sistemas mantenham um serviço de electricidade fiável e reduzam o número de interrupções.

No entanto, os métodos tradicionais de modelação são menos eficazes na previsão do comportamento da tecnologia digital de ponta. Recursos energéticos mais recentes, como painéis solares e carregadores de veículos elétricos, estão se espalhando pela rede elétrica, aumentando a presença de componentes eletrônicos chamados inversores, que alteram o fluxo da corrente elétrica para corresponder ao sistema de transmissão maior. Comparada aos sistemas mecânicos, a eletrônica de potência é um dispositivo de ação muito mais rápida que é afetado de maneira diferente por falhas em partes distantes da rede. Mas a maioria das empresas de energia não ajustou o seu planeamento para reflectir estas mudanças.

É por isso que a North American Electric Reliability Corporation (NERC) está pedindo às concessionárias e operadoras que usem um novo método para investigar as causas e efeitos das falhas: análise de domínio de transiente eletromagnético, ou EMT. Em comparação com a modelação tradicional, espera-se que este tipo de análise retrate com maior precisão eventos que se desenrolam rapidamente.

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“À medida que a transformação da rede ocorre com mais recursos baseados em inversores e carregadores de veículos elétricos, a EMT é necessária para compreender a confiabilidade do sistema”, disse o pesquisador do ORNL, Suman Debnath. Na falta destes métodos e ferramentas, os operadores e os serviços públicos poderão não conseguir manter o seu nível anterior de fiabilidade do serviço, especialmente quando planeiam futuras interconexões e expansões do sistema de transmissão.

A equipe de pesquisadores ORNL de Debnath, trabalhando com o parceiro Southern California Edison, conduziu uma das primeiras replicações de falhas bem-sucedidas usando EMT no início deste ano, após integrar seus próprios modelos e algoritmos em uma ferramenta de análise de domínio EMT. Executando a simulação no laboratório ORNL e no hardware da Southern California Edison, eles disseram que reproduziram com precisão os efeitos de uma falha na Califórnia em 2018 em uma grande usina solar.

“O desenvolvimento de um modelo de alta fidelidade ajudará as concessionárias a compreender melhor a dinâmica física da eletrônica de potência, melhorando assim o desempenho da rede e alinhando-se com nossa visão futura de modernização da rede”, disse Md Arifujjaman, engenheiro sênior de inovação em tecnologia de rede na Southern California Edison. “Esse tipo de projeto nos ajuda muito. Quanto mais dinâmica você apresentar, melhor para nós, para a rede e para o cliente.”

Publicado originalmente no Power Grid.