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Aplicação de PMUs nas Salas de Controle do ONS
Michel dos Santos Moreale Hector Andrés Rodriguez Volskis
Luiz Corrêa Lima Juliana Maria Timbó Alves
Marco Antônio Macciola Rodrigues Alexis Cabanas Esteves
Aplicações de PMUs nas Salas de Controle do ONS
1. Conceito
2. Implantação
3. Ganhos na Operação em Tempo Real
4. Aplicação
5. Estrutura de Validação
6. StressMon
7. LoopAssist
8. SynchAssist
9. Conclusões
Conceito
A medição do ângulo de fase de uma
grandeza só tem sentido se relacionada a
uma base de tempo comum, de forma que
a diferença angular entre grandezas
diferentes possa ser obtida
Numa mesma localidade, a
sincronização da base de tempo
para a amostragem das grandezas é
simples de ser implementada e a
representação fasorial da grandeza
pode ser obtida, por exemplo,
utilizando a técnica da Transformada
de Fourier
Conceito
No sistema elétrico as subestações podem estar distantes uma das outras porcentenas de quilômetros. Para a medição dos fasores em diferentes localidades énecessária uma referência de tempo comum.
~ 4.000 km
Esta referência de tempo, em
qualquer ponto do globo terrestre, é
disponibilizada pelos sistemas de
navegação por satélites
GPS em operação:
NAVSTAR GPS (EUA)
GLONASS (Rússia - 2010)
GPS planejados:
GALILEO (UE - 2012)
BEIDOU/COMPASS (China)
DORIS (França)
INRSS (Índia)
Implantação Para a implantação de um SMSF (Sistema de Medição Sincronizada de
Fasores) para o SIN o ONS tinha em 2007 dois projetos:
6.2 (instalar um SMSF para registro do desempenho dinâmico do SINdurante perturbações sistêmicas)
11.11 (uso da medição fasorial nas ferramentas de apoio à tomada dedecisão no Tempo Real)
Para o projeto 11.11 foi contratado trabalho de consultoria através doEnergy Sector Technical Assistance Project - ESTAL do Ministério dasMinas e Energia
O trabalho da consultora teve início em out/2006 e terminou em dez/2007
O Sistema elétrico considerado neste trabalho:
Quatro regiões (norte/centro-oeste, nordeste, sudeste e sul);
Níveis de tensão: 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500 kV, 525 kV e 765 kV;
360 subestações.
Em 2008 o ONS unificou os projetos 6.2 e 11.11 em um único projeto noPlano de Ação 2008-2010 com o nome de projeto 6.2 – “Implantação deSistema de Medição Sincronizada de Fasores para o SIN”
Implantação
SUBESTAÇÃO SUBESTAÇÃO
ADRIANOPOLIS JAGUARA-SE
AGUA VERMELHA JAGUARA-US
ANGELIM II JARDIM SE
ANGRA FUR JUPIA
ARARAQUARA L.C.BARRETO
ARARAQUARA FUR LUZIANIA
AREIA MARIMBONDO
ASSIS MILAGRES
B. ESPERANCA MIRACEMA
B.DESPACHO 3 NEVES 1
B.J.LAPA II NOVA PONTE
BATEIAS OLINDINA
BAURU OURO PRETO 2
C. PAULISTA P. AFONSO IV
CAMACARI II P.DUTRA
COLINAS RECIFE II
EMBORCACAO S.DA MESA
F.IGUACU 60HZ S.JOAO PIAUI
FORTALEZA II SAMAMBAIA
FURNAS SAO SIMAO-SE
GRAVATAI SAO SIMAO-US
IBIUNA SERRA MESA 2
ILHA SOLTEIRA SOBRAL III
IMPERATRIZ TERESINA II
ITA TIJUCO PRETO
ITABERA TUCURUI
ITUMBIARA U.SOBRADINHO
IVAIPORA US. L.GONZAGA
IVAIPORA ESUL USINA XINGO30 Agentes, 62 subestações e ~340 linhas de transmissão
Ganhos na Operação em Tempo Real
Potência
90° 180°0°
Ângulo
Plimite
• Menor que o limite atual
A capacidade detransferência não serátotalmente utilizada
• Maior que o limite atual
Riscos de distúrbios delarga escala eblackouts
Ganhos na Operação em Tempo Real
J J F M A M J J A S O N D
Enforced limit
PMU-
1
2
3
Month
1’
J J F M A M J J A S O N D
Enforced limit
Theoretical limit
PMU-based limit
J F M A M J J A S O N D
Limite adotado
Limite teórico
Limite PMU-
1
2
3
Meses
Potência
Aplicação
VPAM – Monitoração do angulo de fase da tensão
SOM – Monitoração de Oscilações no Sistema Interligado Nacional
• DampMon – Monitoração de Oscilações pouco amortecidas
Detectar e alarmar baixos amortecimentos e oscilações divergentes do sistema
• StressMon – Monitoração do Stress do Sistema em determinado corredor
Avaliar a tensão do sistema & margem de estabilidade a partir da monitoração dasdiferenças angulares entre pontos distintos do SIN
• SynchAssist – Fechamento de conexão entre duas Ilhas Elétricas
Aumentar a velocidade de reconexão das ilhas a partir da informação da diferençaangular em tempo real
• LoopAssist – Fechamento de anel em ilha elétrica
Aumentar a velocidade de conexão de anéis de uma ilha a partir da informação dadiferença angular em tempo real
Estrutura de Validação
StressMon – Stress Monitoring
Monitorar a diferença angular entre dois ou mais pares de medidas de PMU
para detectar sua proximidade do limite de estabilidade predefinido.
Esta comparação pode ser realizada entre duas subestações interligadas por
uma LT ou entre duas áreas operativas.
• A monitoração deve considerar ultrapassagem dos limites previstos nos
estudos de planejamento.
Caso os limites sejam excedidos, o aplicativo emite automaticamente uma
mensagem de alarme.
• A execução é periódica e automática em tempo real para pares de
medidas pré-selecionadas, e fornece representações gráficas para a
visualização dos níveis de carregamento em corredores selecionados.
• Esta supervisão possibilita um aumento na dinâmica de operação do SIN,
dando ao operador a possibilidade de otimizar a troca de energia entre as
regiões, verificando a possibilidade de realizar reprogramações
continuamente , além de servir para estudos de análise pós-evento.
StressMon
StressMon
Implantação
LoopAssist – Loop Closing Assistant
• O aplicativo tem como principal função monitorar o módulo de tensão e diferença
angular sobre disjuntores envolvidos no fechamento de anéis no sistema elétrico.
• Esta função é ativada pela seleção do operador de um ou mais anéis a serem
monitorados em tempo real. O operador escolhe um par de medições a cada
anel a ser monitorado.
• A função computa periodicamente a diferença de módulo de tensão e diferença
angular de tensão para as medições em pares. Esta função fornece
representações gráficas para visualização das diferenças em módulo e ângulo
para os pares selecionados.
• Este tipo de operação é feito em muitos casos de forma empírica, pois em
alguns pontos do sistema, não a medição contínua da diferença angular
existente sobre os pólos do disjuntor. Com este aplicativo dentro da sala de
controle, o operador irá esgotar todos os recursos de modo a adequar os valores
de tensão e diferença angular antes de fazer a solicitação para o fechamento do
anel, poupando um tempo muitas vezes significativo.
LoopAssist
Anel a ser
fechado
LoopAssist
SynchAssist – Electrical Islands Connection Assistant
• O aplicativo tem como função auxiliar a reconexão de ilhas elétricas no
sistema de potencia, monitorando a diferença de módulo e ângulo da
tensão de duas ou mais medidas (se necessário) de PMUs escolhidas,
bem como da divergência de frequência dos sistemas selecionados.
• Fornece informações que possibilitam a reconexão das ilhas elétricas,
evitando assim, cortes de carga, eventos em cascata ou sobrecargas
severas, eliminando também a possibilidade de tentativas fracassadas
ou interligações entre sistemas com condições adversas.
• É ativada quando identificação de ilhas elétricas no sistema de potência,
sendo selecionado o par de PMU no ponto de fechamento do paralelo.
• Além das representações gráficas para visualização das diferenças em
módulo e ângulo, este aplicativo calcula e visualiza o “Tempo de
Duração da Diferença Angular” entre as duas ilhas, criando meios de
identificar quando a diferença de tempo está abaixo de um limite
predefinido (tempo de fechamento de um disjuntor).
Conclusões
O desenvolvimento do ambiente de validação foi extremamente
proveitoso para o ONS, sendo montado sobre as ferramentas
usualmente utilizadas pelos engenheiros e operadores de tempo real,
possibilitando a demonstração da opinião destes sobre estes aplicativos
e, aumentando o entendimento das equipes de infra-estrutura sobre o
impacto da introdução dessa tecnologia nas salas de controle.
Juntamente com o conjunto de treinamentos que foram desenvolvidos
com o pessoal de tempo real com referência aos aplicativos citados
neste artigo, foi possível nivelar o conhecimento de maneira simples e
rápida sobre este novo processo de medição que é o PMU.
Cabe ainda registrar que as funções SOM, LoopAssist e SynchAssist
estão incluídas na especificação dos novos Sistemas de Supervisão e
Controle (SSCs) que formam a Rede de Gerenciamento de Energia do
ONS (REGER). Estas funções estarão disponíveis para os operadores
de Tempo Real de todos os Centros de Controle do ONS.
Obrigado