ISEL Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

Transcrição

1 ISEL Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Produção de Energia Eléctrica Semestre Inverno 2007/2008 Trabalho Prático N.º 2 Objectivo: Este trabalho pretende introduzir os alunos na modelização e simulação de redes de produção e transporte de energia eléctrica em regime dinâmico, nomeadamente através da abordagem do problema real da regulação de frequência numa rede isolada. Considere de novo a rede eléctrica a 400 kv simulada no trabalho prático N.º 1, ilustrada na figura 1: Figura 1 a) Inicie o módulo Power Flow. Recupere o ficheiro a.sav resultante da alínea a) do trabalho prático n.º 1. Introduza os valores das reactâncias subtransitórias indicados nos anexos 1, no campo respectivo dos geradores. Anule também a potência reactiva consumida pelas cargas e divida cada carga em duas, consumindo uma 120 MW e outra 30 MW. Ligue as cargas de 30 MW a novos barramentos (61 e 71) ligando-os aos barramentos 6 e 7, por linhas muitos curtas. Volte a resolver as equações do trânsito de energia no PSS/E e guarde num ficheiro com o nome res_a.txt o relatório com as tensões e potências em todos os barramentos. Guarde também num ficheiro com o nome dados_a.txt todos os dados da rede. Guarde ainda o ficheiro a.sav alterado, com o nome a_tp2.sav. Termine o módulo Power Flow. 1/3

2 b) Considere agora, para começar, que as cargas são resistivas puras e que os grupos geradores não possuem reguladores automáticos de frequência. Construa um ficheiro b.dyr (no bloco de notas) com os dados dinâmicos dos geradores indicados nos anexos 1 e inclua neste ficheiro um modelo para as cargas que represente a sua elasticidade potência activa frequência (ver anexo 2). Justifique a sua opção. Após construído o ficheiro b.dyr, inicie o módulo Dynamics com o menor número de barramentos possível. Inicie a construção de uma macro com o nome b.idv, seguindo as instruções do anexo 4. Decida e justifique, quais os modelos mais adequados a utilizar, para representar as elasticidades potência activa-tensão e potência reactiva-tensão. Observe os gráficos da potência activa em todos os geradores, da potência mecânica no grupo 1 de Alqueva, da tensão no barramento 6 e da frequência no barramento 3, durante 100 ms, antes de introduzir uma perturbação na rede. Copie esses gráficos para o Paint do Windows fazendo print screen, inverta as cores e guarde com o nome b.bmp. c) Introduza agora uma perturbação na rede, desligando 30 MW em cada carga, num total de 60 MW. Continue a observar a potência activa, a potência mecânica, a tensão e a frequência nos barramentos durante mais 85 s Guarde esses gráficos com o nome c.bmp. Justifique detalhadamente o valor final obtido para cada grandeza. Não se esqueça de fechar a macro agora. d) Considere agora que as cargas de MW têm uma elasticidade D potência activa/frequência igual a 1 p.u. e que a potência activa é independente da tensão. Altere, justificadamente, o modelo da carga nos ficheiros b.dyr e b.idv, reeditando estes ficheiros e guarde-os com os nomes d.dyr e d.idv (atenção que no ficheiro d.idv onde estiver b.dyr deverá por d.dyr). Volte a introduzir uma perturbação na rede ao fim de 100 ms, desligando 30 MW em cada carga, ou seja, corra a macro d.idv. Observe a potência activa, a potência mecânica, a tensão e a frequência nos barramentos durante mais 85 s. Guarde esses gráficos com o nome d.bmp. Justifique de novo detalhadamente o valor final obtido para cada grandeza. 2/3

3 e) Suponha agora que os geradores ligados aos barramentos 1, 2 e 3 possuem reguladores automáticos de frequência, com as características indicadas nos anexos 3 e com os estatismos R de 5%, 1% e 5%, respectivamente. Abra o ficheiro d.dyr e adicione os modeles dos reguladores automáticos de frequência, guardando-o no final com o nome e.dyr. Mantenha os modelos de carga da alínea anterior. Abra o ficheiro d.idv e onde estiver d.dyr ponha e.dyr e guarde com o nome e.idv. Volte a introduzir uma perturbação na rede ao fim de 100 ms, desligando 30 MW em cada carga, ou seja, corra a macro e.idv. Observe potência activa, a potência mecânica, a tensão e a frequência nos barramentos durante 85 s. Guarde esses gráficos com o nome e.bmp e justifique de novo detalhadamente o valor final obtido para cada grandeza. f) Repita a alínea e), mas considerando agora que os estatismos R dos reguladores de frequência/velocidade são todos iguais, com um valor de 5%. Guarde os ficheiros com os nomes: f.dyr, f.idv e f.bmp. Compare os resultados desta alínea com a alínea e) e tire conclusões, nomeadamente em relação a conselhos práticos a implementar nas redes. Explique ainda como faria para anular o erro com que fica a frequência. Nota 1: Entregue um relatório com todos os ficheiros que atrás estão indicados a bold (res_a.txt, dados_a.txt, b.dyr,, etc.) e ainda um ficheiro Word com todas as justificações e conclusões pedidas em cada alínea. Na alínea a) a impressão dos ficheiros do bloco de notas deverá ser feita com tamanho de letra 8 e na horizontal. Nas restantes alíneas a impressão dos ficheiros do bloco de notas deverá ser feita com tamanho de letra 9 e na vertical. Nota 2: Os seguintes ficheiros serão utilizados no trabalho prático 3: da alínea a) a_tp2.sav da alínea f) f.dyr Nota 3: Este Trabalho será objecto de uma apresentação oral por parte do grupo. 3/3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16 Anexo 4 Construção da macro Arrancar o módulo Dynamics com 4000 barramentos 1. I/O Control ECHO Inicializa a macro com o nome: b.idv 2. LOFL Liga ao módulo de Powerflow 3. CASE Carregar o caso do Powerflow : a_tp2.sav 4. Powerflow Solution Newton solutions Solve resolve as equações do trânsito de energia 5. Edit Convert CONL Converte cargas (introduza as elasticidades das cargas: potência activa tensão e potência reactiva tensão, de acordo com o indicado no enunciado) 6. Edit Convert CONG Converte geradores 7. Powerflow Solution ORDR 8. Powerflow Solution FACT 9. Powerflow Solution TYSL Deve ter no máximo 2 ou 3 iterações 10. Dynamics RTRN Liga de novo ao Dynamics 11. File Input DYRE Indicar o ficheiro: b.dyr CONEC Indicar o ficheiro: CONEC (D:\Ficheiros PEE) CONET Indicar o ficheiro: CONET (D:\Ficheiros PEE) 12. Misc OPTN Graphics output device 26 / MS-Windows (color) 13. Edit ALTR Solution parameters DELTA ajustar o passo de cálculo DELTA = Exit PEE Trabalho Prático Nº 2 1/2

17 14. Edit CHAN Seleccione as variáveis que quer observar na simulação: Potência activa em todos os geradores, potência mecânica no grupo 1 de Alqueva, tensão no barramento 6, frequência no barramento 3 Exit 15. Edit ALTR CRT Plot Channels Escolha os 6 canais para poder observar a sua evolução no ecrã ao longo da simulação escalas a introduzir: min = e max = Exit 16. STRT Inicializa a simulação dinâmica - deve aparecer uma mensagem a dizer: Initial conditions check: OK 17. Pede um nome para o ficheiro output Crie o ficheiro: output.out Abrir Pede um nome para o ficheiro snapshot Crie o ficheiro: snapshot.snp Ok 18. RUN Corra 0,1s sem perturbação para observar a constância das grandezas coloque 5 nos campos: Print, Write e Plot. 19. Disturbance Disconnet Bus (Barramentos 61 e 71) 20. RUN Correr até 85s 21. I/O Control ECHO, OFF Finaliza a macro PEE Trabalho Prático Nº 2 2/2