MODELAGEM DE GERAÇÃO EÓLICA EM PROGRAMAS DE FLUXO DE POTÊNCIA E DE ANÁLISE DE ESTABILIDADE ELETROMECÂNICA

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1 SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GAT 0 6 a 2 Outubro de 2005 Curitiba Paraná GRUPO IV GRUPO DE ESTUDOS DE ANÁLISE E TÉCNICAS DE SISTEMAS DE POTÊNCIA GAT MODELAGEM DE GERAÇÃO EÓLICA EM PROGRAMAS DE FLUO DE POTÊNCIA E DE ANÁLISE DE ESTABILIDADE ELETROMECÂNICA Ricardo Diniz Rangel* Júlio Céar Rezende Ferraz Sérgio Gome Jr. Ricardo Mota Henrique CEPEL CEPEL CEPEL CEPEL RESUMO Com a implantação de parque eólico no Brail, tornae neceário dipor de ferramenta de análie que coniderem ete equipamento. Ete artigo decreve o eforço na modelagem de aproveitamento eólico no programa de análie de rede (ANAREDE) e de análie de etabilidade eletromecânica (ANATEM) do CEPEL, uado oficialmente pela emprea do etor elétrico em etudo de planejamento e operação. O principai elemento envolvido ão a turbina eólica e o gerador elétrico. A repreentação de máquina de indução convencional e com dupla alimentação no programa ANATEM foi feita atravé de modelo prédefinido, enquanto o repectivo controle e a turbina eólica uaram o recuro de controladore definido pelo uuário (CDU). PALAVRASCHAVE Geração eólica, máquina de indução, análie de rede, dinâmica, tranitório eletromecânico..0 INTRODUÇÃO O PROINFA (Programa de Incentivo à Fonte Alternativa de Energia Elétrica) tem como objetivo a diverificação da matriz energética braileira e a buca por oluçõe de cunho regional, atravé da utilização de fonte renovávei de energia e com uma meta inicial de intalação de MW no Sitema Elétrico Interligado Nacional (SIN) até 30/2/2006. Com a perpectiva de implantação de vário parque eólico no Brail tornae neceário dipor de ferramenta de análie que coniderem ete tipo de equipamento. O CEPEL deenvolve vário programa para a análie de itema elétrico de potência, uado oficialmente pela emprea do etor elétrico braileiro em etudo de planejamento e operação. Portanto é importante a inerção nete programa de modelo apropriado de aerogeradore, de forma a permitir que o agente realizem etudo confiávei obre o impacto dete equipamento no SIN. Uma quantidade muito grande de equema para aproveitamento eólico é apreentada na literatura [,2]. Algun dete equema ão apreentado na FIGURA. Foi criado um Grupo de Trabalho, coordenado pelo CEPEL e envolvendo a emprea do grupo ELETROBRÁS e o ONS, que definiu o modelo a erem prioritariamente implementado. Ete Grupo e reune periodicamente com o objetivo de dicutir e tetar o modelo ao longo do eu deenvolvimento. Algun do trabalho referente ao etudo de cada emprea ão relatado em outro artigo nete eminário. O modelo decrito a eguir ão aquele com maior utilização. Outro equema podem er modelado a partir de variaçõe relativamente pequena dete. Nete trabalho ão apreentado o deenvolvimento referente ao modelo e 2. ) Gerador de indução convencional conectado diretamente à rede CA (GIDC) Nete tipo de equema o gerador de indução não poui nenhum tipo de controle e, devido ao elevado conumo de potência reativa em ituaçõe de ubtenão, pode apreentar problema na operação em rede com baixo nível de curtocircuito. Para ete tipo de máquina a geração ocorre empre com velocidade de rotação acima da velocidade íncrona e a operação e dá com velocidade de rotação praticamente contante (a curva potência elétrica veru ecorregamento é bem íngreme na região de operação). 2) Gerador de indução com dupla alimentação pelo rotor (GIDA) Nete equema um elo de corrente contínua (CC), com converore de tenão, ligado entre o rotor e o etator permite a aplicação de uma tenão ao enrolamento trifáico do rotor bobinado. Uando um controle do tipo vetorial * CEPEL/DSE Av. Um /n Cidade Univeritária Rio de Janeiro, RJ Tel.: FA: rdiniz@cepel.br

2 2 podee controlar a potência ativa e reativa no etator da máquina de indução, fazendo com que eta opere de forma imilar a uma máquina íncrona. A potência ativa neceária a er injetada no rotor é drenada do etator atravé do elo CC. O objetivo final é controlar a tenão terminal (ou o fator de potência) e a velocidade de rotação para otimizar a geração de potência. Ete tipo de equipamento em geral ua controle da inclinação da pá (ângulo de "pitch"), que atua principalmente quando e ultrapaa o limite máximo de velocidade da faixa de otimização de potência pelo converor. A geração ocorre tanto para velocidade de rotação acima quanto abaixo da velocidade íncrona, em função da potência ativa er drenada ou injetada no rotor. Como apena uma fração da potência ativa gerada flui atravé do elo CC (aproximadamente proporcional ao ecorregamento e deprezada a perda da máquina), ete pode er dimenionado em função do ecorregamento máximo adotado no projeto. 3) Gerador íncrono conectado à rede CA por converore de tenão (GSCT) Nete cao o gerador íncrono poderá pouir freqüência diferente da freqüência da rede, uma vez que o converore do elo CC farão o acoplamento da máquina. O controle da tenão ou do fator de potência no lado da rede e fará por meio do converore que, da mema forma que no GIDA, é do tipo vetorial. A grande vantagem dete tipo de equema é o deacoplamento "total" em freqüência do gerador em relação à rede. A devantagem é a neceidade de utilização de converore com potência nominal igual ou uperior à máxima potência a er gerada, diferentemente do converore de um GIDA, o quai têm potência nominal tipicamente da ordem de 25% da potência nominal do gerador [3]. É comum no GSCT a eliminação da caixa de engrenagen uada no acoplamento da turbina eólica com o gerador íncrono, aumentandoe o número de pólo do gerador para e obter a freqüência elétrica deejada. Equema com Gerador de Indução Conexão Direta Controle dinâmico de ecorregamento Gerador duplamente alimentado Equema com Geradore Síncrono Conexão Direta Conexão por elo CC Conexão por elo CC em engrenagem FIGURA Equema de aproveitamento eólico. 2.0 MODELO DA TURBINA EÓLICA A modelagem da turbina eólica em geral é feita por uma equação algébrica que relaciona a potência gerada à velocidade do vento [4,33]: 3 P = 0,5 ρ A v Cp ( λ, β) ; λ = ω R v () onde: P potência gerada pela turbina (W) ρ denidade do ar (Kg/m 3 ) A área varrida pelo rotor (m 2 ) v velocidade do vento (m/) C p coeficiente de deempenho da turbina (adimenional) λ razão de velocidade na ponta da pá (adimenional) R raio do rotor (m) ω velocidade angular de rotação da pá(rad/) β ângulo de inclinação da pá (grau) Em alguma turbina o ângulo β é fixo e a limitação de ω e de P para vento com velocidade elevada é feita unicamente atravé da curva C p x λ (controle por "tall"), enquanto em outra faze ete controle variandoe o ângulo β. A FIGURA 2 apreenta curva típica de deempenho da turbina em função do ângulo β. Ea curva ão uualmente obtida por medição, endo que na literatura divera funçõe analítica ão propota [2,4,5,6]. O controle do ângulo β pode er utilizado tanto para aumento do deempenho da turbina quanto para a limitação de P para vento com velocidade muito alta. A FIGURA 3 motra o diagrama de bloco do controle de um poível controle de pá [5,6] juntamente com a equação eletromecânica para maa concentrada do conjunto turbinagerador. Alguma referência [7,8] ugerem uma modelagem com 2 maa ( para a turbina e outra para o gerador), principalmente no cao de equipamento GIDC. 3.0 AEROGERADOR COM MÁQUINA DE INDUÇÃO DIRETAMENTE CONECTADA À REDE (GIDC) Um do aproveitamento eólico mai imple baeiae na conexão direta de um gerador de indução à rede elétrica [2]. No entanto, uma da caracterítica dete tipo de equema é o elevado conumo de potência reativa tanto em regime permanente como dinamicamente. Ito faz com que haja retriçõe no eu uo em ponto da rede eletricamente fraco (com baixo valore de potência de curtocircuito), devido à poibilidade de colapo de tenão na rede CA ou perda de etabilidade do gerador no cao de variaçõe de tenão na rede. Há um certo coneno na literatura quanto ao modelo de GIDC para etudo de fluxo de potência e etabilidade [,9].

3 3 Cp x λ x β Cp λ FIGURA 2 Curva de deempenho da turbina. FIGURA 3 Controle da poição da pá e equação eletromecânica 3. Modelo para Etudo em Regime Permanente A modelagem propota para repreentação da máquina de indução inclui a implementação do eu modelo no problema de fluxo de potência, utilizandoe o método de NewtonRaphon, aplicado à equaçõe de potência em coordenada polare [0]. Um modelo de circuito elétrico amplamente utilizado para repreentar a máquina de indução é o que contém 3 barra, como motrado na FIGURA 4. Contudo, o modelo de 2 barra motrado na FIGURA 5 é mai adequado para a implementação em um programa de fluxo de potência []. ecorregamento do rotor R reitência do etator V 0 R l m rl r reatância de diperão do etator reatância de magnetização reatância de diperão do rotor reitência do rotor FIGURA 4 Modelo de circuito equivalente para repreentação de máquina de indução. R j' j( ' ) E' 0 P = P mec Q = 0 P Potência mecânica mec = l Reatância própria do etator = l m rl rl m m Reatância tranitória FIGURA 5 Modelo de regime permanente de 2 barra para a máquina de indução. R ' R ' V I E' V I j( ' ) E' Re FIGURA 6 Circuito Equivalente Dinâmico da Máquina de Indução. FIGURA 7 Circuito Equivalente de Regime Permanente do Motor de Indução. A FIGURA 6 motra o circuito equivalente da máquina de indução coniderando ua caracterítica dinâmica. O valor em regime permanente para a tenão interna E é calculado atravé da corrente I, que flui atravé de doi ramo que etão em paralelo na FIGURA 7: um puramente indutivo e outro puramente reitivo [0]. A reitência equivalente do rotor R e (FIGURA 7) e a potência mecânica P mec (FIGURA 5) obedecem à equaçõe (2) e (3). A rede elétrica é aumentada de uma barra PQ ( P = Pmec ; Q = zero ) para cada máquina que é individualmente modelada, com um elemento em derivação adicional acoplado, endo eta barra PQ conectada à barra terminal do motor atravé de uma impedância adicional R j. Portanto, para um itema com "m" máquina, "m" barra PQ adicionai erão criada, juntamente com "m" ramo em derivação adicionai e outro "m" ramo érie. Uma vez obtida a olução do fluxo de potência, o ecorregamento "" do rotor para cada máquina pode er calculado atravé da equaçõe (2) e (3). R e = ( ' ) ω T ' 0 0 (2) P mec ( E' ) = (3) R e 2

4 4 3.2 Modelo para Etudo de Tranitório Eletromecânico A repreentação de máquina de indução para análie de tranitório eletromecânico pode er feita de acordo com o diagrama de bloco geral da FIGURA 8. A equaçõe ão deduzida deprezandoe o tranitório do etator e coniderando eixo de referência alinhado com a referência íncrona do itema CA [9]. A aída e R e e I ão a componente real e imaginária da tenão tranitória E, que é conectada à repreentação algébrica da rede CA de acordo com a FIGURA 6. No cao de equipamento GIDC a parte, 2 e 3 da FIGURA 8 ão ignorada e a componente v Rr e v Ir da tenão aplicada ao rotor ão zerada. O índice "R", "I", "" e "r" referereme repectivamente à componente real e imaginária e ao enrolamento de etator e de rotor. Variávei encimada por "" indicam grandeza em p.u. e apótrofo indica grandeza tranitória. FIGURA 8 Modelo dinâmico para máquina de indução (incluindo controle pelo rotor). 4.0 AEROGERADOR COM MÁQUINA DE INDUÇÃO COM DUPLA ALIMENTAÇÃO (GIDA) No gerador de indução duplamente alimentado [,3,6,2,3], o rotor do gerador é bobinado e alimentado por um converor trifáico na freqüência correpondente ao ecorregamento do rotor. A principal vantagem dete equipamento é que o controle do converor poibilita, na ua faixa de operação, maximizar a potência para cada velocidade de vento que incide obre a turbina. 4. Modelo para Etudo em Regime Permanente O modelo utilizado para GIDA em etudo de regime permanente é o de barra PV, poi ete tipo de equipamento permite o controle independente de potência ativa e reativa. Na barra PV ão dado P (injeção líquida de potência ativa) e V (magnitude da tenão nodal), enquanto Q (injeção líquida de potência reativa) e θ (ângulo da tenão nodal) ão calculado. Ete tipo de barra é uado para repreentar uina geradora e compenadore de tenão e e caracteriza pelo controle da tenão atravé da variação da injeção de potência reativa. 4.2 Modelo para Etudo de Tranitório Eletromecânico A FIGURA 9 motra o equema típico de um GIDA. A máquina é controlada pelo converor ligado ao rotor bobinado: ua velocidade é controlada atravé da injeção ou retirada de potência ativa do rotor e a tenão terminal atravé da potência reativa aplicada ao rotor. Ito é coneguido atravé de elo CC, baeado em inverore de tenão, conectado entre o enrolamento de etator e rotor. O converor do etator fornece a potência ativa neceária ao controle da máquina e pode er uado também para um uporte adicional de potência reativa ao itema CA. A FIGURA 0 apreenta o equema geral implificado do controle dete tipo de aerogerador. A curva de referência de velocidade (ω ref x P ele med) é que determina a caracterítica de operação do equipamento e é epecífica do projeto de cada fabricante. A repreentação da máquina de indução foi feita no programa ANATEM atravé de modelo prédefinido enquanto o elo CC e o controle foram modelado por CDU (controladore definido pelo uuário) Modelo da Máquina A repreentação dete tipo de máquina e baeia também no diagrama de bloco geral da FIGURA 8. A diferença em relação ao GIDC ão: () componente v Rr e v Ir não nula ão uada para o controle da

5 5 máquina; (2) é neceário o cálculo da componente i Rr e i Ir da corrente do rotor; (3) ão uada tranformaçõe de eixo para converter a componente real e imaginária para eixo ortogonai "d" e "q" e vicevera. O controle feito neta componente apreenta um relativo deacoplamento entre a parte ativa e reativa (controle vetorial [3,4]) e permite que o gerador de indução tenha um comportamento imilar ao de uma máquina íncrona. P G jqg P jq P c jqc t Converor etator P r jqr Gerador de Indução rotor bobinado Pturb eixo mecânico P cr jqcr Turbina eólica V C Converor 2 Etratégia de Controle Converor (conectado ao etator) Potência Ativa: controle da tenão no capacitor Potência Reativa: controle do fator de potência no converor Converor 2 (conectado ao rotor) Potência Ativa: controle de velocidade (ecorregamento) da máquina Potência Reativa: controle da geração de potência reativa (Q cte., V cte. ou f.p. cte.) FIGURA 9 Aproveitamento eólico utilizando gerador de indução com dupla alimentação Modelo do Elo CC O elo CC é repreentado conforme motrado na FIGURA. O converore e apreentam para o lado CA como fonte de tenão e para o lado CC como fonte de corrente [5]. A tenão CA de cada converor "" poui módulo ( E T ) e fae ( ψ ) controlávei. O módulo E T é proporcional à tenão V c do capacitor CC e ao fator de modulação do converor ( m C ), o qual varia entre 0 e na região linear de operação do converor. A corrente CC podem er calculada a partir da corrente CA coniderando o converor em perda (eta podem er coniderada por reitência érie externa). A contante K C e K C conideram a relaçõe de bae e o fator de forma da onda gerada [6]. E T e ψ podem er determinado a partir da componente "d" e "q" da tenão do converor impota pelo controle. O modelo deenvolvido conidera também a dinâmica do capacitor CC. Velocidade do Vento Coeficiente de deempenho (Cp) β ω C p Turbina eólica P mec ω Gerador barra terminal V θ V & etator I& I CC & ET jψ = Kc mc Vc e = K c mc Z T itema CC ( IR coψ II enψ ) I& 2 rotor V & 2 Controle de inclinação da Pá Δω ω ref Referência de velocidade Controle do converor ligado ao rotor P ele med ΔV Tenão aplicada ao rotor (v r ) FIGURA 0 Equema implificado de controle do aerogerador. V ref Vmed mc I c mc 2 I CC V c I CC 2 ψ E & T converor converor 2 E & T 2 FIGURA Repreentação do elo CC. ψ Modelo do Controle do Converore A FIGURA 2 (a) motra o eixo de referência utilizado para o controle do converor ligado ao etator da máquina (converor ): o eixo "q" encontrae alinhado com a tenão terminal. No converor a componente V d é uada para controlar a tenão no capacitor (FIGURA 3 (a)). A componente V q da tenão (FIGURA 3 (b)) foi uada para controlar no valor zero (Q ref =0) a potência reativa Q CS drenada pelo converor do etator da máquina (converor com fator de potência unitário). É poível também uar eta componente para dar um uporte adicional de reativo ao itema CA. A FIGURA 2 (b) motra o eixo de referência utilizado para o controle do converor ligado ao rotor da máquina (converor 2): o eixo "d" encontrae alinhado com o fluxo do etator. Outra poibilidade de controle é uar a direção do fluxo do rotor ou do fluxo mútuo para referência [4]. No converor 2 a componente I q da corrente do rotor (I qr =I q2, FIGURA 4) é uada para controlar a velocidade do rotor. A componente I d da corrente do rotor (I dr =I d2, FIGURA 5) é uada para controlar a tenão terminal, o fator de potência ou a geração de potência reativa.

6 .. 6 Como a repota da máquina com controle vetorial depende eencialmente da malha de controle de P e de Q (inai de referência P ord e Q ord ), é importante a incluão de limite no controle para evitar eforço mecânico exagerado e reverão tranitória de potência ativa terminal. V & eixo q (a) Converor (Ligado ao etator). V & eixo q (b) Converor 2 (Ligado ao rotor). θ Ref. do itema eixo d θ λ & Ref. do itema eixo d FIGURA 2 Eixo de referência para o controle de cada converor. Vc Vc ref Qc (a) componente Vd (b) componente Vq Tf Tf d Vd q Vq KP d Qref KP q FIGURA 3 Componente da tenão do converor (ligado ao etator). ω r ω ref Te max KP w Te min w Te min Te max Te ref Pref Pmax & (dp/dt)max Tp Pmin & (dp/dt)min D N Pord P Iq2 max Iq2 max KP q2 q2 Iq2 ref Iq2 min Iq2 min Iq2 Vq2 max KP q3 q3 Vq2 min Vq2 min Vq2 max Vq2 FIGURA 4 Converor 2 : controle de ω (atuando na componente I q da corrente do rotor I qr =I q2 ). Vref V Q max KP v v Q max Qord Qord Id2 max KP d2 d2 Id2 max Id2 ref Vd2 max KP d3 d3 Vd2 max Vd2 Q min Q min Q Id2 min Id2 min Id2 Vd2 min Vd2 min FIGURA 5 Componente I d da corrente do rotor (I dr =I d2 ) Atuação da Proteção por "Crowbar" A proteção por "crowbar" é importante para evitar dano ao converore. Ela atua em ituaçõe de curtocircuito próximo à máquina, efetuando "bypa" do converor ligado ao rotor para evitar obrecorrente no elemento chaveadore eletrônico. Para imulação da lógica de atuação do "crowbar" podee utilizar: a tenão na barra terminal (Vt), a tenão no capacitor (Vc), a corrente no etator (I) e a corrente no rotor (Ir). O "crowbar" erá ativado empre que: (Vt < Vt minp ) ou (Vc > Vc maxp ) ou (I > I maxp ) ou (Ir > Ir maxp ) Para deativação devee ter: (Vt > Vt mind ) e (Vc < Vc maxd ) e (I < I maxd ) e (Ir < Ir maxd ) O índice "P" e "D" refereme à condiçõe de "picup" e "dropout" (entrada e aída de operação). Além dee parâmetro, o tempo de atuação do "crowbar" pode er limitado por valore mínimo e máximo préetabelecido. A proteção atuará por um tempo minimo TD min. Cao TD < TD max o "reet" da proteção ó ocorrerá e a condiçõe de tenão e corrente monitorada permitirem. Cao TD > TD max o "reet" da proteção erá incondicional e ela não mai atuará, independentemente da condiçõe monitorada. Pode também er inerida uma reitência variável durante a atuação do "crowbar" para diipar energia, limitando a corrente do rotor da máquina e ua obrevelocidade (durante a atuação do "crowbar" o converor ligado ao rotor não tem como controlar a máquina). 5.0 RESULTADOS Neta eção ão apreentado reultado obtido num itema tete onde a máquina é conectada numa barra infinita atravé de uma reatância de 7 % (bae da máquina). Dua máquina ditinta ão utilizada: uma do tipo GIDC e outra GIDA, amba com potência nominal de 0,85 MW e depacho inicial de 0,83 MW (0,98 p.u.). Foi

7 7 acrecentado um banco de capacitore na barra terminal do aerogerador no cao GIDC. Ito garante o valor de,0 p.u. para a tenão terminal do aerogerador, compenando o conumo de potência reativa do equipamento. No cao GIDA, o controle é ajutado para garantir o memo valor de,0 p.u. na tenão terminal do aerogerador. O equipamento utilizado no cao GIDA permite o controle da inclinação da pá, enquanto no cao GIDC a pá é fixa. Doi ditúrbio foram analiado: aplicação e retirada de um degrau poitivo na velocidade do vento e chaveamento de banco de reatore para imular a variação de tenão terminal cauada por um curtocircuito próximo à barra terminal do aerogerador. O reultado ão apreentado na Figura 6 e 7, empre com dua curva em cada gráfico. Apear do equipamento pouírem parâmetro e curva caracterítica diferente, é poível a avaliação qualitativa do deempenho de cada uma dela. Foi etabelecido que, no ponto inicial, a eguinte variávei eriam iguai (dentro de uma determinada tolerância) para todo o cao imulado: potência ativa e reativa entregue ao itema e tenão na barra terminal do aerogerador. Portanto é neceária a utilização de um banco de capacitore aociado ao equipamento GIDC. Além dio, o valore iniciai da velocidade do vento (e coneqüentemente, de potência mecânica) devem er ajutado para que o fornecimento de potência ativa eja o memo. Na FIGURA 6 pode er obervado em (a) a variação na velocidade do vento para cada itema: no intante t = há um aumento de m/ e em t = 0 uma diminuição também de m/. A tenão terminal é mantida no cao GIDA, devido à componente reativa do controle do converor ligado ao rotor. No cao GIDC a tenão não é controlada, ofrendo variaçõe ao longo da imulação. A potência ativa (c) fornecida no ponto inicial da imulação é de 0,83 MW (0,98 p.u.). Ao atingir novo ponto de equilíbrio apó a variação na potência mecânica, o fornecimento no cao GIDA é limitado ao valor nominal de 0,85 MW (,0 p.u.). O equipamento GIDC conome potência reativa para fornecer potência ativa. Deta forma, quando há um aumento na potência mecânica (a) a potência ativa fornecida aumenta (c), aim como o conumo de potência reativa. Como exite um banco de capacitore na barra terminal, o que e oberva é uma diminuição da potência reativa entregue à rede (d). O controle de potência ativa realizado no cao GIDA é feito atravé da alteração da velocidade do gerador. Como a velocidade do gerador também é controlada atravé da inclinação da pá, quando há mudança da velocidade do vento tanto a velocidade do gerador (e) quanto a inclinação da pá (f) ofrem alteraçõe. No cao GIDC a operação e dá com velocidade praticamente contante (e) e geralmente não há controle de inclinação da pá da turbina (f). 3,0 2,5 2,0,5,0 0,5 GIDC GIDA (a) Velocidade do Vento (b) Tenão (c) Potência Ativa Fornecida à Rede Tempo (),0,00 0,99 0,98 Tempo (),2,0 0,8 0,6 Tempo () (d) Potência Reativa Fornecida à Rede (e) Velocidade do Gerador (f) Inclinação da Pá 0,08 0,06 0,04 0,02 Tempo () Tempo () FIGURA 6 Ditúrbio em degrau na velocidade do vento Tempo ()

8 2,0,5,0 0,5 8 GIDC GIDA (a) Velocidade do Vento (b) Tenão (c) Potência Ativa Fornecida à Rede Tempo (),2,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Tempo (),700,275 0,850 0,425 0, Tempo () (d) Potência Reativa Fornecida à Rede (e) Velocidade do Gerador (f) Inclinação da Pá 0,5 0,0 0,5,0, Tempo () Tempo () FIGURA 7 Curto circuito próximo à barra terminal do parque eólico Tempo ()

9 9 A FIGURA 7 motra o reultado referente à conexão de um banco de reatore em t =,00 e deconexão em t =,26. Ete procedimento imula a variação de tenão no terminai do aerogerador cauado por um curtocircuito na proximidade. A tenão ofre queda de 0,8 p.u., atingindo 0,2 p.u. (b). No cao GIDA o retorno ao valor epecificado no eu controle é praticamente imediato. O memo comportamento é obervado para o fornecimento de potência ativa e reativa (c) e (d). No cao GIDC a tenão leva mai tempo para retornar ao valor original, a potência ativa entregue à rede ocila quando o ditúrbio é eliminado. Além dio, durante cerca de um egundo apó a retirada do ditúrbio o gerador conome potência reativa da rede (d) e a tenão recupera o nível inicial (b). Durante o ditúrbio a proteção de "crowbar" do GIDA é ativada (devido ao baixo nível de tenão) fazendo com que o gerador tenha o memo comportamento do GIDC. Apó a retirada do ditúrbio, com o retabelecimento da tenão terminal no GIDA, a proteção de "crowbar" é retirada. Mai uma vez a variaçõe de potência e velocidade cauam a variação da inclinação da pá da turbina no cao GIDA (f). 6.0 CONCLUSÕES A imulaçõe apreentada, bem como o tete realizado pelo Grupo de Trabalho coordenado pelo CEPEL, comprovaram o comportamento coerente do modelo. A incluão dete modelo no programa do CEPEL via prover o agente do etor elétrico com uma ferramenta confiável para etudo de aceo e de operação. Convém realtar a importância do fornecimento pelo fabricante de dado relativo ao equipamento e repectivo controle, para que e poa ter uma repreentação precia. A próxima etapa dete trabalho e concentrará na modelagem de geração eólica baeada em equema com máquina íncrona. 7.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS () CIGRÉ Ta Force , Cigré Technical Brochure on Modeling New Form of Generation and Storage, September (2) S. Heier, Grid Integration of Wind Energy Converion Sytem, John Wiley & Son, 998. (3) S. Müller, M. Deice, R.W. de Doncer, "Doubly Fed Induction Generator Sytem", IEEE Indutry Application Magazine, pp. 2633, May/June (4) J.G. Slootweg, S.W.H. de Haan, H. Polinder, W.L. Kling, "General Model for Repreenting Variable Speed Wind Turbine in Power Sytem Dynamic Simulation", IEEE Tranaction on Power Sytem, pp. 445, Vol. 8, No., February (5) P.M. Anderon, A. Boe, "Stability Simulation of Wind Turbine Sytem", IEEE Tranaction on Power Apparatu and Sytem, pp , Vol. PAS02, No. 2, December 983. (6) N.W. Miller, J.J. SanchezGaca, W.W. Price, R.W. Delmerico, "Dynamic Modeling of GE.5 and 3.6 MW Wind TurbineGenerator for Stability Simulation", IEEE General Meeting 2003, July 3 th 7 th, Toronto, Ontario, Canada. (7) V. Ahmatov, H. Knuden, A.H. Nielen, "Advanced Simulation of Windmill in the Electric Power Supply", International Journal of Electrical Power and Energy Sytem, Vol. 22, No. 6, 2000, pp (8) M.V.A. Nune, H.H. Zürn, U.H. Bezerra, "Incluão do Modelo de Dua Maa na Análie da Etabilidade Dinâmica de Sitema Eólico Integrado a Rede Elétrica", IV Congreo Braileiro de Automática, Natal RN, 25 de Setembro de 2002, pp (9) P. Kundur, Power Sytem Stability and Control, EPRI Power Sytem Engineering Serie, ed, New Yor, McGrawHill, 994. (0) R.M. Henrique, N. Martin, J.C.R. Ferraz, H.J.C.P. Pinto, A.C.B. Martin, S. Carneiro Jr., Impact of Induction Motor Load into Voltage Stability Margin of Large Sytem, Proceeding of PSCC 2002, Seville, Spain, June () IEEE Ta Force on Load Repreentation for Dynamic Performance, Standard Load Model for Power Flow and Dynamic Performance Simulation, IEEE Tranaction on Power Sytem, Vol. 0, No. 3, Augut 995. (2) J.A. Peça Lope, "Integration of Dipered Generation on Ditribution Networ Impact Studie", IEEE Power Engineering Society, Winter Meeting, pp , Vol., 273 January (3) R.J. Koeler, S. Pillutla, L.H. Trinh, D.L. Dicmander, "Integration of Large Wind Farm into Utility Grid (Part Modeling of DFIG)", IEEE General Meeting 2003, July 3 th 7 th, Toronto, Ontario, Canada. (4) W. Leonhard, Control of Electrical Drive, 2 nd completely revied and enlarged edition, SpringerVerlag, 996. (5) N.G. Hingorani, L. Gyugyi, Undertanding FACTS Concept and Technology of Flexible AC Tranmiion Sytem, ed, New Yor, IEEE Pre, 999. (6) R.D. Rangel, "Modelagem de Equipamento FACTS, Baeado em Inverore de Tenão, para a Análie de Fluxo de Potência e Fenômeno Eletromecânico", tee de doutorado, COPPE/UFRJ, R.J., Brail, Setembro de 2004.