Estacionariedade e periodicidade do fator de desequilíbrio de tensão em sistemas de potência

Abstract

No contexto da avaliação da qualidade de energia, é comum recorrer ao emprego de estatísticas de primeira ordem aplicadas ao fator de desequilíbrio de tensão (ou fator K), durante um determinado período de aquisição. No entanto, a confiabilidade de tais estatísticas, tal como a média, costuma ser negligenciada. Ou ainda, questiona-se se o período de medição comumente empregado (7 dias) é suficiente para efetuar qualquer julgamento sobre a qualidade da energia. Em rápida análise, vê-se que vários fatores influenciam no desequilíbrio de tensão. Dentre estes, um bastante notório é o horo-sazonal, o qual imbui o comportamento do desequilíbrio de tensão de uma componente aleatória, cujas características afetam diretamente qualquer metodologia a ser empregada para sua avaliação. Assim sendo, a duração e a época do monitoramento são questões importantes para a aplicação de critérios de avaliação de desempenho. Este trabalho propõe três algoritmos de estimação recursiva para a média e um para a variância do fator K. Além disso, a similaridade entre os resultados dos três algoritmos é avaliada com o emprego da Distância de Mahalanobis e é apresentada uma métrica para avaliar a confiança de tal estatística e as alterações que esta apresenta, quando considerados períodos de medição diferentes (nos casos aqui estudados, uma semana e treze semanas). Os 3 algoritmos mostraram similaridade de 95% em seus resultados, apontando para a convergência destes. Quanto à métrica, esta mostrou que seus resultados podem variar bastante de acordo com a duração do período de medição considerado. As principais contribuições deste trabalho foram: a proposição e implementação dos algoritmos; a validação da métrica com o uso de dados reais do sistema de transmissão de energia elétrica; e a avaliação da estacionariedade do índice de desequilíbrio considerado pela norma brasileira. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In order to evaluate the unbalance levels of voltage samples obtained from field measurements taken over a determined period, it is common to use first order statistics. However, in this type of study procedures capable of determining the reliability of said statistics are often neglected. As a result, questions arise whether the average is an adequate metric, or whether the measurement period normally called for by norms (7 days) is sufficient to conduct an adequate power quality assessment. On overview, many important factors arise to be considered. A notorious one is related to the season and time, that contributes to a random component to the voltage unbalance and affect directly any methodology used for its measurement. Therefore, duration and period are important questions about performance evaluation judgment. This study proposes three recursive estimation algorithms for the mean and one to the variance of K factor. Besides, similarity between these algorithms is assessed using Mahalanobis Distance and also a metric is described for the reliability of such statistics and its changes when different monitoring time intervals are considered ( at this study, one week and thirteen weeks). All algorithms results showed similarity of 95%, indicating a convergence of them. About the metric, were obtained that its results can significantly vary depending upon the time period used. The main contributions of this study are: proposition and implementation of the algorithms; validation of the metric employing real data from Brazilians power transmission system; and assessment of the stationary behavior characteristic of voltage unbalance used by Brazilians regulation.