Manual de Utilização do Programa MULTSTAB
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- Armando Barata Minho
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1 Manual de Utilização do Programa MULTSTAB 1. Introdução MULTSTAB é um programa computacional destinado à simulação, do comportamento dinâmico de sistemas de potência, considerando as características nãolineares das máquinas síncronas, reguladores e do sistema de potencia. O programa admite a representação de 4 modelos para a máquina síncrona e certos tipos de sistemas de excitação, reguladores de velocidade e sinais estabilizadores de sistemas de potencia. O programa MULTSTAB tem como saída na tela as curvas de oscilação da velocidade e do ângulo do rotor, bem como a variação da tensão de excitação no tempo. Além disso, o programa gera dois arquivos de saída: O primeiro, com extensão ".RES", espelha os dados de entrada e fornece uma tabela com os valores de ângulo, velocidade e tensão de campo das máquinas para cada instante de tempo determinado a partir do intervalo de impressão selecionado na entrada. O segundo arquivo de saída, cuja extensão é ".PLT", fornece uma tabela de pontos similar, porém compatível com os dados de entrada do programa gráfico DESEGRAF. Ambos os arquivos de saída terão o mesmo nome do arquivo de dados criado pelo usuário. A versão corrente do programa está dimensionada para um número máximo de 300 pontos calculados. Com passo de integracão constante de 0.01, isto significa que o tempo máximo de integracão é de 3.0 segundos. 1
2 2 2. Informações Básicas O programa MULTSTAB compõe-se de três partes : rotinas para entrada de dados ; corpo básico do programa, e rotinas gráficas para a plotagem das curvas. O programa fonte é composto de três programas que são: G8.FOR - programa para acessar as rotinas gráficas; ENTARQ9.FOR - programa que permite a entrada de dados; MULT9.FOR - programa principal. Estes três programas devem ser compilados e "linkados" juntamente com a biblioteca gráfica (GRAFMS2.LIB). Embora versões anteriores do programa apresentem previsão de entrada interativa de dados via teclado, esta facilidade não está disponível na versão MULT9 (e versão M3E). O programa solicitará o nome do arquivo de dados cuja extensão será obrigatoriamente.dad. As instrucões para criação deste arquivo são fornecidas nos ítens 3 a 7 deste documento. 3. Descrição dos Dados Gerais do Sistema, Dados para Simulação de Faltas e Dados de Tempo. OBS. - Na linha inicial dos dados correspondentes a cada item, foi feita a provisão de seis espaços, que o usuário pode opcionalmente utilizar para identificar aquele item. Por exemplo, para identificar os dados referentes à máquina 1, pode ser usado o prefixo "MAQ1"; para identificar o sistema de excitação da mesma máquina, pode ser utilizado o prefixo "EXC1", e assim por diante.
3 3 3.1 Título. Título do caso a ser analisado. FORMATO: 20A4 (uma linha de 80 posições). 3.2 Dados sobre a Dimensão do Sistema. NB - número de barras do sistema NG - número de geradores NL - número de linhas de transmissão NX - número de transformadores NC - número de geradores eststicos NQ - número de equivalentes dinâmicos Formato : 7 (7X, I3), 2 (3X, I2) Obs: Transformadores com "taps" nominais podem ser representados como linhas de transmissão. 3.3 Dados para a Simulação da Perturbação Aplicada ao Sistema Identificação da Perturbação. Key = 0 - regime permanente = 1 - curto-circuito trifásico com retirada de linha = 2 - rejeição de carga = 3 - curto trifásico em uma barra = 4 - abertura de condutor = 6 - Perturbações iniciais nas derivadas dos ângulos dos rotores das máquinas.
4 4 = 7 - Idem, nos ângulos dos rotores das máquinas. Formato : (3 (8X, I2), 3F10.0) Dados de Tempo TS - tempo para inicio da simulação. DT1 - intervalo de integração entre TS e TIF1. DP1 - intervalo de impressão entre TS e TIF1. TIF1 - tempo para mudanca do intervalo de integração de DT1 para DT2. DT2 - intervalo de integração entre TIF1 e TIF2. DP2 - intervalo de impressão entre TIF1 e TIF2. TIF2 - tempo de término da simulação. Formato : 6X, F4.0, 6F10.0. Obs.: O número máximo de pontos para o gráfico é definido no programa como 300. A expressão abaixo relaciona este número aos dados de tempo acima: Num. Pontos = TIF1 TS TIF2 TIF2 + DP1 DP Dados Adicionais sobre a Perturbação Se KEY 5; LF = linha que está sob falta. JK = barra terminal da linha sob falta. JKK = a outra barra terminal da linha sob falta. FD = distância da barra JK até a falta. TCL1 = tempo para eliminação da falta no terminal JK. TCL2 = tempo para eliminação da falta no terminal JKK. Formato : 8X, I2, 2I10, 3F10.0
5 5 Dados para Religamento Monopolar: Este ítem está desativado no programa. Deixar a linha de dados correspondente em branco. Se KEY = 6 : Entrar com os valores das perturbações iniciais de velocidade, em rad/s. Formato: F10.5. Se KEY = 7 : Entrar com os valores de ângulo,em radianos. Formato: 8 F Descrição dos Dados de Barra e de Linha 4.1 Dados de Barra J = número da barra. VM = valor em pu do módulo da tensão na barra. VA = valor do ángulo em graus da tensão na barra. PP = valor em pu da geração ativa. QQ = valor em pu da geracão reativa. G = índice de rejeição de carga : 0 com carga 1 sem carga PCZ = fração de carga representada por impedância constante (0 PCZ 1) P = valor em pu da carga ativa Q = valor em pu da carga reativa Formato : (7X, I3, 4F10.5, I5, F5.2, 2F10.5 ) (Nota: Os dados descritos neste ítem podem ser gerados pelo programa NEWFLOW (fluxo de potência). Ver documentação correspondente).
6 6 4.2 Dados de Linha LL = número da linha II = barra de início da linha JJ = barra de término da linha IMP = impedância série equivalente (Z = R + jx) em pu YP = admitância shunt total (Y= G + jb) em pu Formato : 6X,I4,2(8X,I2),4F10.5 (Nota: Os dados descritos neste ítem podem ser gerados pelo programa NEWFLOW (fluxo de potência). Ver documentação correspondente). 4.3 Dados de Transformadores. LL = número do ramo (linha) onde está inserido o trafo II = barra terminal inicial do trafo JJ = barra terminal final do trafo IMP = impedância série equivalente (Z=R + jx) em pu YP = relação de transformação complexa (a + jb) Formato : 6X, I4,2 (8X, I2),4F10.5 Obs: Transformadores com "taps" nominais podem ser representados como linhas de transmissão. 4.4 Dados para Geradores Estáticos, Capacitores ou Reatores. LL = número do capacitor/reator II = número da barra à qual está(ão) conectado(s) o(s) gerador(es) estático(s), capacitores ou reatores. YP = admitância complexa (Y= G + jb) em pu. Formato : (6X, I4,8X, I2, 2F10.5.)
7 7 5. Descrição dos Dados de Máquina, Regulador de Velocidade e Controlador Ótimo. 5.1 Dados dos Geradores Síncronos. BUS = barra a qual está conectado o gerador CCT = número do gerador na barra TYPE = tipo de máquina : 0 tensão de excitação constante. 1 modelo de terceira ordem. 2 type 1 sem regulador. 3 modelo de sexta ordem. R = resistência do enrolamento de campo em pu. X'd = reatância transitória de eixo direto em pu (obrigatoriamente diferente de zero!). Xq = reatância de eixo em quadratura em pu. Xd = reatância de eixo direto em pu. H = constante de inércia em segundos. D0= constante de amortecimento em pu/pu. FMV = fração de potência ativa gerada (0 < FMV < 1). FMW = fração de potência reativa gerada (0 < FMW < 1). T'do = constante de tempo transitória de eixo direto para máquina a vazio. XP = reatância de Potier (modelagem da saturação). AX = constante de saturação. BX = constante de saturação. Formato : (7X, I3, 2I10, 5F10.5/7F10.5)
8 8 5.2 Dados Adicionais para Máquina do Tipo 3 T'qo = constante de tempo transitória do enrolamento de campo de eixo em quadratura para máquina a vazio. X'q = reatância transitória de eixo quadratura, em pu. T"d = constante de tempo sub-transitória de eixo direto de campo. T"q = constante de tempo sub-transitória de eixo quadratura. X"d = reatância sub-transitória de eixo direto. XL = reatância de dispersão. Formato : (6X, F4.0, 5F10.0). Obs.: As variáveis FMV e FMW representam a fração da potência da barra para a máquina considerada, no caso de haver mais de uma máquina conectada à barra. 5.3 Dados do Regulador de Velocidade (Obs: Se o regulador de velocidade da máquina não for representado, inserir duas linhas de dados em branco). II = chave : 0 desligado. 1 ligado. K1 = * K2 = * TC2 = * LC1 = * LC2 = * TC3 = * THP = *
9 9 TRH = * TIP = * TLP = * FHP = * FTP = * FLP = * * = ver diagrama de blocos no Apêndice III. Formato : (8X, I2, 7F10.0 / 6F10.0). 5.4 Dados do Controlador Ótimo. Apesar desta função estar desativada na versão corrente do programa, é necessário entrar com uma linha de dados em branco. 6. Descrição dos Dados do Sistema de Excitação 1a. linha de dados: KEYS = tipo do sistema de excitação (1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 8). KA = ganho do amplificador. TA = constante de tempo do amplificador. VMAX = limite superior para representação da saturação. VMIN = limite inferior para representação da saturação. KE = ganho da excitatriz. TE = constante da excitatriz. AS = constante de saturação da excitatriz (tipos, 1, 2, 5, 6 ou 8; ver Apêndice II).
10 10 2a. linha de dados: BS = constante de saturação da excitatriz (Tipos 1,2,5,6 ou 8; ver Apêndice II). MUS = ganho de realimentação. TSE = constante de tempo de realimentação. T1 = constante de tempo. T2 = constante de tempo. TSEN = constante de tempo da medição da tensão. TM1 = constante de tempo. TM2 = constante de tempo. 3a. linha de dados: TM3 = constante de tempo. TM4 = constante de tempo. XVMAX = limite superior para representação da saturação. XVMIN = limite inferior para representação da saturação. EXTY =1 valores de VMAX, VMIN são considerados como função de V t : VMAX(VMIN)=0,833* V t * VMAX (VMIN); 0 valores de VMAX e VMIN de entrada são usados diretamente pelo programa. Formato : (9X, I1, 7F10.5 / 8F10.5 / 4F10.5, 8X, I2) Observações: a) Todas as variáveis descritas acima estão referenciadas nos diagramas de blocos dos Apêndices 1 ou 2. b) As variáveis KE, TE, AS, BS e MUS devem ser nulas para sistemas de excitação tipo 3 e 4; c) A variável TE deve ser obrigatoriamente não nula para sistemas de excitação tipos 1, 2, 5, 6 e 8.
11 11 7. Dados do Sinal Estabilizador 7.1 Topologia de Função de Transferência do ESP NLLW = número de estágios do ESP derivado da velocidade; NLLP = número de estágios do ESP derivado da pot. elétrica; INDZERW = tipo do numerador do ESP: 0 zero reais 1 quadrático ( zeros complexos), da forma A s 2 + Bs +1 INDZERP = idem, para ESP de potência elétrica. YVMAX = limite superior para representação da saturação do ESP. YVMIN = limite inferior para representação da saturação do ESP. OBS. - Considera-se que os polos do ESP são reais. Formato : (6X, I4, 3I10, 2F10.5). 7.2 Parâmetros do ESP de Velocidade: Se NLLW = 0, considera-se que a máquina correspondente não é dotada de sinal estabilizador derivado da velocidade. OBS - No caso de NLLW = 0, é ainda necessário ler em seguida uma linha de dados com os parâmetros do ESP de velocidade, que pode ser uma linha em branco. Se NLLW = 1, ler: KQ2W = ganho do ESP TQW = constante de tempo do "wash-out" (Se TQW=0, é suposto que não há estágio "wash-out") TLD1W = constante de tempo do ESP (numerador) TLD2W = constante de tempo do ESP (denominador) Formato: (3X, F7.3, 3F10.5).
12 12 Se NLLW = 2, ler : KQ2W = ganho do ESP TQW =constante de tempo do "wash-out" (Se TQW =0, é suposto que não há estágio "wash-out"). TLD1W Se INDZERW = 0, TLD1W = constante de tempo do numerador do ESP. Se INDZERW = 1, TLD1W = A. TLD3W Se INDZERW = 0, TLD3 = constante de tempo do ESP (numerador). Se INDZERW = 1, TLD3W = B. TLD2W = constante de tempo do ESP (denominador). TLD4W = constante de tempo do ESP (denominador). Formato: (3X, F7.3, 5F10.5). 7.3 Parâmetros do ESP de Potência Elétrica. Se NLLP=0, considera-se que a máquina correspondente não é dotada de sinal estabilizador derivado da potencia elétrica. OBS - No caso de NLLP = 0, é ainda necessário ler em seguida uma linha de dados com os parâmetros do ESP de potência elétrica, que pode ser uma linha em branco. Se NLLP = 1, ler: KQ2P = ganho do ESP. TQP = constante de tempo do "wash-out" (Se TQP=0, é suposto que não há estágio "wash-out"). TLD1P = constante de tempo do ESP (numerador). TLD2P = constante de tempo do ESP (denominador).
13 13 Formato: (3X, F7.3, 3F10.5). Se NLLP = 2, ler : KQ2P = ganho do ESP TQP =constante de tempo do "wash-out" (Se TQP = 0, é suposto que não há estágio "wash-out"). TLD1P Se INDZERP = 0, TLD1P = constante de tempo do numerador do ESP. Se INDZERP = 1, TLD1P = A. TLD3P Se INDZERP = 0, TLD3P = constante de tempo do ESP (numerador). Se INDZERP = 1 TLD3P = B. TLD2P = constante de tempo do ESP (denominador). TLD4P = constante de tempo do ESP (denominador). Formato: (3X, F7.3, 5F10.5). 8 Descrição dos Dados para Sistema Equivalente Se não for usado nenhum equivalente para partes do sistema em estudo, simplesmente ignore este item. 8.1 Dados Básicos. QB = número da barra a qual está ligado o sistema. NQS = número de estados do modelo. QVO = tensão inicial complexa. QTO = corrente inicial complexa. 8.2 Matrizes do Modelo Equivalente Dinâmico em Forma de Variáveis de Estado. (Ignorar este item, se não for usado equivalente dinâmico) A = dimensão NQS x NQS.
14 14 B = dimensão NQS x 1 C = dimensão 1 x NQS Apêndice I. Diagrama de Blocos para Sistemas de Excitação do Tipo 3 ou 4 SISTEMA DE EXCITAÇÃO E SINAL ESTABILIZADOR PARA KEYS = 3 OU 4
15 15 II. Diagrama de Blocos para Sistemas de Excitação do Tipo 1, 2, 5, 6 ou 8 SISTEMA DE EXCITAÇÃO PARA KEYS = 1, 3, 5, 6, OU 8.
16 16 III. Diagrama de Blocos para Regulador de Velocidade REGULADOR DE VELOCIDADE.
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