Controle de Sistemas Interligados - GSCAR - Grupo de

Controle de Sistemas Interligados

Prof. Glauco Nery Taranto

Departamento de Engenharia Elétrica

POLI/UFRJ

2

Regulação de Tensão

Curso EEE612 – CSI (Prof. Glauco Taranto)

Diagrama esquemático de um gerador síncrono conectado a uma rede de transmissão para estudos de transitórios

eletromecânicos

Fonte: B. Stott, Proceedings of the IEEE, 1979.

Máquina e suas malhas de controleRede

elétrica

Curso EEE612 – CSI (Prof. Glauco Taranto) 3

Malhas de Controle nos Geradores


Regulador Integrado de Tensão e de Velocidade


6

Sistema de Excitação

• Prover corrente contínua para o enrolamento de campo

• Funções de controle e proteção através do ajuste da tensão aplicada ao enrolamento

• Controle de tensão terminal e geração reativa e aumento da estabilidade do sistema

• Funções de proteção para limites operativos


7

Sistema de Excitação

REGULADOR EXCITATRIZ GERADOR

SINAL

ADICIONAL

ESTABILIZADOR

(PSS)

TRANSDUTOR

DE TENSÃO E

COMPENSADOR

DE CARGA

LIMITADORES

E CIRCUITOS

DE PROTEÇÃO

Vref

Sistema

de

Potência


8

Sistema de Excitação Brushless

armadura

campo

excitatriz CA

armaduracampo

gerador CA

:TP

TC

regulador

CA referência

CA

N

S

campoarmadura

excitatriz piloto

CA trifásica


9Curso EEE612 – CSI (Prof. Glauco Taranto)

10Curso EEE612 – CSI (Prof. Glauco Taranto)

Smib system (Three-Phase Short-Circuit)






AVR block diagram Model RegTensao#Mdl:1oORDe)

Input

K

--------------

1 + sT

s Kf

-------------

1 + sTf

OutputVref

Vt

Vso

err

Lmx

Lmn

Efdu Efd+

-

-


Model RegTensao#Mdl:1oORDeInput

K

--------------

1 + sT

s Kf

-------------

1 + sTf

OutputVref

Vt

Vso

err

Lmx

Lmn

Efdu Efd+

-

-

15

Capacidade de Curto-Circuito

Referência: C. Taylor, “Power System Voltage Stability”, McGraw-Hill, 1994.


Capacidade de Curto-Circuito

• É uma grandeza locacional

• É o produto da corrente de curto-circuito trifásica pela tensão nominal (MVA).

• Trabalhando em pu e considerando tensão nominal no cálculo da corrente de curto, a CCC é o inverso da impedância de Thévenin no ponto do curto.

• A CCC é uma medida da robustez do ponto em relação a variações de tensão


Relação de Curto-Circuito(Short Circuit Ratio – SCR)

• É a relação da CCC pela capacidade (MVA) de um equipamento a ser localizado no sistema

• O equipamento pode ser uma carga, um conversor de uma linha HVDC, um compensador estático, etc.

• Um SCR elevado (digamos = 5) significa bom desempenho do sistema

• Um SCR baixo significa “problemas”



• Na engenharia, a utilização de fórmulas aproximadas muitas vezes é bem-vinda para uma análise expedita.

∆𝑉 ≅∆𝑄

𝐶𝐶𝐶

• Ou seja, a variação de tensão em uma determinada barra para uma dada injeção de potência reativa é inversamente proporcional à Capacidade de Curto-Circuito (CCC) da barra.


A relação X/R

Por exemplo, uma linha típica de 345 kV tem a relação X/R próxima a 10 e uma de 500 kV tem a relação X/R próxima a 18.

Entretanto, por exemplo, no Cabo 1/0 CA* essa relação reduz para 0,7.

Regulação de tensão: ∆𝑉 ≅∆𝑄

𝐶𝐶𝐶

∆𝑉 ≅∆𝑃

𝐶𝐶𝐶

Na distribuição, passa a ser relevantetambém:

20* Cabo típico de redes de distribuição


Arquivo: smec_CCC.fdx

OBS: Todos os bancos de capacitores são de 10 Mvar.A relação X/R de todas as LTs é de (7,2%/ 0,85%) ≈ 8,5


Tensões em pu

Localização do banco

TensãoBarra #1

TensãoBarra #2

TensãoBarra #3

TensãoBarra #4

TensãoBarra #5

Sem banco 1,0084 0,9911 0,9735 0,9510 0,9242

Barra #2 1,0084 0,9985 0,9817 0,9600 0,9336

Barra #3 1,0084 0,9992 0,9864 0,9650 0,9389

Barra #4 1,0084 0,9995 0,9869 0,9693 0,9434

Barra #5 1,0084 0,9995 0,9870 0,9694 0,9470

∆𝑉 % ≅0,9985 − 0,9911

0,991× 100% = 0,75%

∆𝑉 % ≅0,9470 − 0,9242

0,9242× 100% = 2,5%

Barra#2

Barra#5


Geração em MW/Mvar


P (MW) Q (Mvar) ÂnguloBarra #1

ÂnguloBarra #5

Sem banco 205,892 42,386 3,59 -16,58

Barra #2 205,775 29,396 3,59 -16,30

Barra #3 205,703 28,249 3,59 -16,20

Barra #4 205,664 27,632 3,59 -16,16

Barra #5 205,600 27,554 3,59 -16,16


Regulação de Tensão(sem uma LT 4-5)

Arquivo: smec_CCC_1LT.fdx


Tensões em pu


TensãoBarra #1

TensãoBarra #2

TensãoBarra #3

TensãoBarra #4

TensãoBarra #5

Sem banco 1,0084 0,9642 0,9301 0,8925 0,8250

Barra #2 1,0084 0,9732 0,9411 0,9052 0,8399

Barra #3 1,0084 0,9746 0,9469 0,9118 0,8476

Barra #4 1,0084 0,9755 0,9483 0,9171 0,8537

Barra #5 1,0084 0,9760 0,9491 0,9182 0,8620

∆𝑉 % ≅0,9732 − 0,9642

0,9642× 100% = 0,93%

∆𝑉 % ≅0,8620 − 0,8250

0,8250× 100% = 4,48%

Barra#2

Barra#5


Geração em MW/Mvar


P (MW) Q (Mvar) ÂnguloBarra #1

ÂnguloBarra #5

Sem banco 209,859 90,384 3,59 -24,15

Barra #2 209,507 74,416 3,59 -23,51

Barra #3 209,294 71,994 3,59 -23,25

Barra #4 209,131 70,396 3,59 -23,08

Barra #5 208,965 69,430 3,59 -22,99


Comparação da Geração Ativa

Com 2 LTs entre 4-5 Com 1 LT entre 4-5


P (MW) Q (Mvar) P (MW) Q (Mvar)

Sem banco 205,892 42,386 209,859 90,384

Barra #2 205,775 29,396 209,507 74,416

Barra #3 205,703 28,249 209,294 71,994

Barra #4 205,664 27,632 209,131 70,396

Barra #5 205,600 27,554 208,965 69,430


∆𝑃 % ≅209,859 − 205,892

205,892× 100% = 1,93%

∆𝑃 % ≅208,965 − 205,600

205,600× 100% = 1,64%

Comparação da Geração Reativa

Com 2 LTs entre 4-5 Com 1 LT entre 4-5


P (MW) Q (Mvar) P (MW) Q (Mvar)

Sem banco 205,892 42,386 209,859 90,384

Barra #2 205,775 29,396 209,507 74,416

Barra #3 205,703 28,249 209,294 71,994

Barra #4 205,664 27,632 209,131 70,396

Barra #5 205,600 27,554 208,965 69,430


∆𝑄 % ≅90,384 − 42,386

42,386× 100% = 113%

∆𝑄 % ≅69,430 − 27,554

27,554× 100% = 152%

Documents

Controle de Sistemas Interligados - GSCAR - Grupo de