Controle de Sistemas Interligados. Prof. Glauco Nery Taranto Departamento de Engenharia Elétrica POLI/UFRJ

Transcrição

1 Controle de Sistemas Interligados Prof. Glauco Nery Taranto Departamento de Engenharia Elétrica POLI/UFRJ

2 Regulação de Tensão Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 2

3 Diagrama esquemático de um gerador síncrono conectado a uma rede de transmissão para estudos de transitórios eletromecânicos Fonte: B. Stott, Proceedings of the IEEE, Máquina e suas malhas de controle Rede elétrica Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 3

4 Malhas de Controle nos Geradores Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 4

5 Regulador Integrado de Tensão e de Velocidade Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 5

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 Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 6

7 Sistema de Excitação LIMITADORES E CIRCUITOS DE PROTEÇÃO TRANSDUTOR DE TENSÃO E COMPENSADOR DE CARGA V ref REGULADOR EXCITATRIZ GERADOR Sistema de Potência SINAL ADICIONAL ESTABILIZADOR (PSS) Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 7

8 Sistema de Excitação Brushless excitatriz piloto armadura campo N excitatriz CA armadura campo gerador CA armadura TC S campo : TP CA trifásica regulador CA referência CA Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 8

9 Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 9

10 Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 10

11 Smib system (Three-Phase Short- Circuit) Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 11

12 Smib system (Three-Phase Short- Circuit) Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 12

13 Smib system (Three-Phase Short- Circuit) Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 13

14 AVR block diagram Model RegTensao#Mdl:1oORDe) Input Vt Lmx Vref err K st Efdu Efd Output Lmn Vso s Kf stf Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 14

15 Input Model RegTensao#Mdl:1oORDe Lmx Vt Vref err K st Efdu Efd Output Lmn Vso s Kf stf 15

16 Capacidade de Curto-Circuito Referência: C. Taylor, Power System Voltage Stability, McGraw-Hill, Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 16

17 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 Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 17

18 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 Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 18

19 Regulação de Tensão 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. Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 19

20 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 Na distribuição, passa a ser relevante também: V P CCC * Cabo típico de redes de distribuição 20

21 Regulação de Tensão 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 Arquivo: smec_ccc.fdx Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 21

22 Tensões em pu Localização do banco Tensão Barra #1 Tensão Barra #2 Tensão Barra #3 Tensão Barra #4 Tensão Barra #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 Barra#2 V % 0,9985 0,9911 0, % = 0,75% Barra#5 V % 0,9470 0,9242 0, % = 2,5% Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 22

23 Geração em MW/Mvar Localização do banco P (MW) Q (Mvar) Ângulo Barra #1 Ângulo Barra #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 Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 23

24 Regulação de Tensão (sem uma LT 4-5) Arquivo: smec_ccc_1lt.fdx Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 24

25 Tensões em pu Localização do banco Tensão Barra #1 Tensão Barra #2 Tensão Barra #3 Tensão Barra #4 Tensão Barra #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 Barra#2 V % 0,9732 0,9642 0, % = 0,93% Barra#5 V % 0,8620 0,8250 0, % = 4,48% Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 25

26 Geração em MW/Mvar Localização do banco P (MW) Q (Mvar) Ângulo Barra #1 Ângulo Barra #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 Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 26

27 Comparação da Geração Ativa Localização do banco 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, ,859 90,384 Barra #2 205,775 29, ,507 74,416 Barra #3 205,703 28, ,294 71,994 Barra #4 205,664 27, ,131 70,396 Barra #5 205,600 27, ,965 69,430 P % 209, , , % = 1,93% P % 208, , , % = 1,64% Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 27

28 Comparação da Geração Reativa Localização do banco 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, ,859 90,384 Barra #2 205,775 29, ,507 74,416 Barra #3 205,703 28, ,294 71,994 Barra #4 205,664 27, ,131 70,396 Barra #5 205,600 27, ,965 69,430 Q % 90,384 42,386 42, % = 113% Q % 69,430 27,554 27, % = 152% Curso EEE612 CSI (Prof. Glauco Taranto) 28