[pt] Este trabalho apresenta três métodos para a identificação dos usuários da rede de transmissão que são beneficiados por novas ou já existentes fontes de potência reativa e, em conseqüência, a repartição do custo de capital entre eles. A metodologia para se obter os fatores de alocação de custos, aplicados aos agentes beneficiados, utiliza a análise de um conjunto de contingências de transmissão com suas respectivas probabilidades de ocorrência. Cada um dos métodos propostos utiliza um diferente critério para se medir os benefícios decorrentes da presença de equipamentos de suporte de potência reativa. Os critérios mencionados são os desvios de tensão, os cortes de carga e as injeções de potência reativa, bastante utilizados em estudos de planejamento da operação e da expansão, assim como em análise de confiabilidade de sistemas de potência. A aplicação dos métodos é ilustrada através de estudos de casos com dois sistemas, um sistema simplificado de 5 barras e o IEEE-Reliability Test System (24 barras), no qual um horizonte de três anos é considerado para se fazer a remuneração do equipamento de compensação reativa. / [en] This report presents three methods to identify the transmission consumers in power systems that take advantage of new or existent reactive power sources and, consequently, to allocate its acquisition costs among these consumers. The methodology to obtain the allocation factors, applied to each of the agents, takes into account the analysis of a transmission outages set with their respective probabilities. Each one of the proposed methods uses a different criterion to measure the benefit due to the reactive support provided by such equipments. The mentioned criteria are: voltage deviation, load shedding and reactive power injection. All these methodologies are very used in operational and expansion planning studies, as well as power systems reliability analysis. The application of the methods is shown in case studies with two systems, being the first a 5 bus simplified system and the other, the IEEE-Reliability Test System (24 buses), in which a three years horizon is considered for the reactive power compensation equipment remuneration. / [es] Este trabajo presenta tres métodos para la identificación de los usuários de la red de transmisión que se benefician con las fuentes (nuevas o existenten) de potencia reactiva y, en consecuencia, la repartición del costo de capital entre eles. Hasta aqui, lla metodología para obtener los factores de alocación de costos, aplicados a los agentes beneficiados, utiliza el análisis de un conjunto de contingencias de transmisión con sus respectivas probabilidades de ocurrencia. Cada uno de los métodos propuestos utiliza un critério diferente para medir los beneficios decorrentes de la presencia de equipamentos de soporte de potencia reactiva. Los critérios mencionados son los desvíos de tensión, los cortes de carga y las inyecciones de potencia reactiva, bastante utilizados en estudios de planificación de operación y expansión, así como en análisis de confiabilidad de sistemas de potencia. La aplicación de los métodos se ilustrada a través de estudios de casos con dos sistemas, un sistema simplificado de 5 barras y el IEE Reliability Test Systiene (24 barras), en el cual se considera un horizonte de tres años para realizar la remuneración del equipo de compensación reactiva.

[pt] Com a implantação do novo modelo econômico nos sistemas de potência, a justa remuneração das empresas provedoras de serviços ancilares tem se tornado um assunto grande importância. O suporte de potência reativa, por se tratar também de um serviço ancilar, está inserido neste contexto. Desta forma, a factível identificação dos agentes beneficiários pelo suporte, bem como as proporções deste beneficiamento podem implicar em um mecanismo viável de remuneração para os custos de cada fonte provedora. Este trabalho apresenta um método de alocação de custos pelo suporte de potência reativa baseado nos princípios fundamentais da teoria de circuitos elétricos, buscando determinar a contribuição de potência reativa de cada fonte para cada barra de carga. Para isto, é sugerida uma modelagem de fontes de tensão, que permite levar em conta a natureza local da relação Q-V, proporcionando uma abordagem simples e clara do problema. Complementarmente é apresentado um método de alocação das perdas reativas em cada ramo de transmissão entre as fontes provedoras de potência reativa. Para validar o método proposto, são realizados testes em sistemas de potência de pequeno e médio porte, apresentado as parcelas de contribuição de cada fonte de potência reativa para cada carga, e adicionalmente para as perdas reativas em cada ramo de transmissão. Comparações são estabelecidas com um método existente, onde é constatado que o método proposto apresenta maior coerência com as propriedades elétricas dos sistemas de potência, destacando-se a verificação clara da natureza local do consumo de potência reativa. Em relação aos resultados da alocação de perdas reativas, verifica-se que o método serve como indicativo sobre o uso da rede de transmissão por parte de cada fonte de potência reativa. / [en] After implantation of power systems` new economic model, a fair remuneration strategy of ancillary services suppliers had became an important issue. Reactive power support is also an ancillary service, thus, it belongs to this context. Then, identification of service beneficiaries as well as the benefit proportions may take a feasible remuneration mechanism for each source. This work presents a reactive power support cost allocation method based on fundamental principles of circuit theory, where reactive power contribution from each source to each load is calculated. This method suggests a modeling of voltage sources, which takes into account the Q-V relationship, providing a simple and clear treatment of the problem. Additionally, a reactive loss allocation method to each branch is presented. To validate the proposed method, tests with small and medium size systems are realized. So, there are presented results of reactive power demand and transmission losses allocation into systems` sources. Comparisons with an existent method are established, when we can verify that the proposed method brings more coherence with the electrical properties of power systems and the local nature of reactive power consumption. In the other hand, results of reactive losses allocation can indicate the transmission network usage by each reactive power source.

[pt] As curvas de capacidade de geração de potência reativa fornecidas pelos fabricantes são elaboradas em função dos parâmetros de projeto do gerador, e geralmente não consideram as condições de operação da planta e do sistema como fatores limitantes. É sabido que as condições de operação da planta, tais como tensões nominais do terminal do gerador e das barras auxiliares, valores limites dos reguladores de tensão, potência máxima da turbina e dispositivos de limitação e proteção de sub e sobreexcitação podem ser fatores limitantes da capacidade de geração e absorção de potência reativa. Neste trabalho foi elaborado um método e desenvolvida uma ferramenta computacional para identificar a curva de capacidade real de geração de potência reativa para qualquer ponto de operação. Este trabalho pode ser estendido para qualquer gerador, conhecidas as características da usina. Nos estudos de caso apresentados pôde-se verificar que é possível ampliar a capacidade de geração reativa da usina apenas conhecendo seus reais limites, não necessitando portanto, de grandes investimentos para o aumento dessa capacidade. / [en] They show that different generator loads produce greater heating in different parts of generator. A method is described and a software is presented to evaluate the actual reactive power capability curve considering the operating condition.This paper shows that it is possible to enlarge the reactive power capability only by knowing the actual capability limitations, without raising costs and keeping operation safe.It is important to the generator agent to know its capabilities if it is desidered to provide reactive support as an ancillary service in the new competitive environment.

[pt] Este trabalho apresenta metodologias para definir a remuneração dos geradores que provêem serviços ancilares em função do benefício proporcionado ao sistema. São analisados os serviços ancilares de suporte de potência reativa e reserva de potência. Para o serviço ancilar de suporte de potência reativa, o valor do benefício proporcionado pelos geradores é obtido por meio do custo evitado de alocação de novas fontes de potência reativa. Já para o serviço ancilar de reserva de potência, o benefício é calculado a partir da redução observada no valor esperado de energia não suprida, multiplicada pelo custo unitário de interrupção do sistema de potência. O valor de benefício proporcionado por cada serviço ancilar é determinado por meio de um algoritmo de pontos interiores em um problema de fluxo de potência ótimo. A remuneração que cabe a cada gerador é definida por meio do emprego do método de repartição de custos de Aumann-Shapley, oriundo da Teoria dos Jogos Cooperativos. A aplicação deste método garante que a repartição do benefício entre os geradores seja realizada de forma justa e eficiente. As metodologias propostas para são ilustradas em dois sistemas de potência distintos: o sistema IEEE-RTS e o sistema Sul-Sudeste Brasileiro. Os resultados obtidos são discutidos e a eficácia da metodologia é analisada. / [en] This work presents methodologies to define the remuneration of the generators that provide ancillary services to the power system as a function of the benefit provided to the system. In this work the ancillary services considered are the reactive power supply and the generation reserve. To the ancillary service of reactive power supply, the benefit provided by the generators is calculated by the avoided cost of new reactive power sources. The benefit provided by the ancillary service of generation reserve is calculated as the reduction on the expected energy not supplied, multiplied by the interruption cost of the power system. An optimum power flow is used to determine the benefit provided by each ancillary service. The remuneration of each generator is defined through the cost allocation method of Aumann-Shapley, which belongs to the Cooperative Game Theory. The Aumann-Shapley method guarantees that the payment partition among the generators is fair and efficient. The proposed methodology is applied to the IEEE-RTS power system and the Brazilian South-Southwest power system. The numerical results are discussed and the efficiency of the methodology is analyzed.