Luis Fabiano 21/ago/2008. Rejeição de Cargas Inteligente

ABB Group - 1 Luis Fabiano 21/ago/2008 Rejeição de Cargas Inteligente

Introdução Um sistema de potência em condições estáveis de operação, com freqüência nominal, deve apresentar um equilíbrio entre as potências de entrada e saída A potência mecânica total das máquinas primárias deve ser igual a soma de todas as cargas conectadas mais as perdas de potência real no sistema. Um aumento na demanda ou a perda de uma unidade de geração pode, no entanto, causar um desequilíbrio entre a geração e a carga, O resultado é um decremento da freqüência que pode levar ao colapso de todo o sistema. ABB Group - 2 -

Introdução O sistema de potência irá se deteriorar se houver um excesso de carga sobre a geração disponível As turbinas e geradores associados irão diminuir a velocidade à medida em que a carga aumentar As linhas de transmissão podem ser desligadas por sobrecarga e outras partes do sistema podem ser separadas por oscilação de potência O resultado pode ser uma ou mais ilhas isoladas eletricamente, e nas quais as cargas podem exceder a geração disponível A queda de freqüência pode prejudicar a própria geração Uma usina hidroelétrica pode suportar uma diminuição de até 10% na freqüência, enquanto que uma usina termelétrica é sensível a 5% de diminuição ABB Group - 3 -

Esquema convencional de rejeição de cargas Rejeição estática de cargas através de intertravamentos de disjuntores A abertura do disjuntor principal disparo os disjuntores associados sem atraso intencional Problemas Dificuldade em alocar prioridades de cargas Apenas um estágio de rejeição está disponível Mais cargas do que o necessário são rejeitadas ABB Group - 4 - Carga Carga Carga Carga G etc

Esquema convencional de rejeição de cargas Rejeição estática de cargas através de relés de freqüência É baseado no desligamento seqüencial das classes de carga de acordo com o critério de rejeição de cargas Havendo diminuição da freqüência, num primeiro momento as cargas alocadas com menor prioridade são rejeitadas. Caso esta rejeição não seja suficiente a freqüência do sistema continuará a cair até que seu valor atinja o valor de ajuste da próxima classe. Após uma temporização as cargas desta segunda classe serão desligadas. ABB Group - 5 -

Esquema convencional de rejeição de cargas Rejeição estática de cargas através de relés de freqüência A detecção da queda de freqüência inicia a operação dos estágios aos disjuntores associados Estágio 1 Estágio 2 81 Carga Carga Carga Carga Problemas Tempo de resposta lento para evitar disparos indevidos Cargas indevidas podem ser desligadas causando blecautes etc ABB Group - 6 - G

Esquema de rejeição de cargas inteligente É um método que permite melhorar a estabilidade de um sistema de potência através do corte e controle de carga adaptado em tempo real, em situações em que o sistema está caminhando rumo à instabilidade Um aspecto principal é a necessidade de uma resposta apropriada em potência e tempo com controle e supervisão remotos e rápidos ABB Group - 7 - O sistema é composto basicamente por: Terminais de medição, controle e proteção Multimedidores Gateway de comunicação Estação de operação MicroSCADA

Esquema de rejeição de cargas inteligente O sistema de Rejeição de Cargas é um sistema dedicado de gerenciamento de energia Baseado na relação Fonte / Carga Garante confiabilidade de toda a planta elétrica Mantém cargas importantes energizadas A funcionalidade é obtida através da classificação de todas as cargas Um grupo determina a ordem de desligamento Garante a alimentação de cargas críticas ABB Group - 8 -

Esquema de rejeição de cargas inteligente O sistema de rejeição de cargas totaliza os valores por grupo Compara aos valores de potências das unidades de geração Calcula as tabelas de descarte para perda de geração, perda da concessionária, ou atuação das proteções de sub-freqüência Calcula quais cargas serão descartadas As cargas são ajustadas por grupos através de ajustes em tela do sistema Os valores são atualizados nos terminais de proteção/controle As condições de disparo do descarte são rapidamente verificadas Terminais de proteção/controle Recebem informações de disparo das Proteções das Linhas e/ou Unidades Geradoras através de entradas digitais ABB Group - 9 -

Esquema de rejeição de cargas inteligente Utiliza o princípio de rejeição dinâmica de cargas Monitoramento em tempo real da quantidade de carga Não desliga um número pré-definido de circuitos, mas uma porcentagem prédefinida de carga Um algoritmo seleciona as cargas, de acordo com as prioridades Possui maior capacidade de desligar cargas cujo somatório é mais próximo da real necessidade Uma seqüência de cargas deve ser rejeitada corretamente levando-se em consideração a potência entregue pela rede da concessionária, e a quantidade de geração local disponível para se manter as cargas essenciais ABB Group - 10 -

Equalização dinâmica O Sistema procura evitar descarte excessivo de blocos de carga de valor elevado Cargas maiores que potência definida Ped podem ser desligadas apenas se o valor calculado para sua rejeição for maior que 70% do valor da carga, Valor calculado para rejeição: 3.0 MW Valor da carga a ser rejeitada: 10.0 MW => carga não rejeitada Valor calculado para rejeição: 3.0 MW Valor da carga a ser rejeitada: 4.2 MW => carga rejeitada ABB Group - 11 - Todos os elementos, fontes ou cargas, podem ter ajuste Pmn (potência mínima) Cargas abaixo de Pmn => inibe elemento no cálculo de carga Fontes abaixo de Pmn => não considerada no cálculo

Esquema de rejeição de cargas inteligente Este sistema deve apresentar os seguintes recursos: Corrigir automaticamente seus cálculos de acordo com a configuração do sistema e condições de operação conforme a entrada ou saída de cargas Tomar decisões rápidas e precisas utilizando o estado atual das cargas em cada circuito Rejeitar uma quantidade mínima de carga para manter a estabilidade e freqüência nominal Possuir uma tabela dinâmica de rejeição de cargas que é atualizada conforme as mudanças de configuração do sistema ABB Group - 12 -

Esquema de rejeição de cargas distribuído Nesta arquitetura os IEDs distribuídos ao longo da planta elétrica promovem a leitura de grandezas elétricas: correntes, tensões e potências para cada carga, reportam estas medições ao servidor do sistema de rejeição de cargas, que então executa os algoritmos associados. Adicionalmente, através de entradas digitais os IEDs fornecem ao mesmo sistema os estados dos equipamentos de manobra: por exemplo disjuntores. A cada ciclo de processamento, o sistema digital verifica quais fontes e cargas estão conectadas ao sistema elétrico e determina, para cada ilha prevista, quais cargas deverão ser desligadas no caso de perda das fontes de energia presentes ABB Group - 13 -

Arquitetura de um sistema distribuído Topologia baseada na aplicação de IEDs ABB Group - 14 -

Lógicas desenvolvidas nos próprios IEDs ABB Group - 15 -

Sistema de rejeição de cargas Tela principal do sistema ABB Group - 16 -

Sistema de rejeição de cargas Tela de ajustes da carga ABB Group - 17 -

Sistema de rejeição de cargas Relatório manual de descartes ABB Group - 18 -

Sistema de rejeição de cargas Bloqueio manual de equipamentos ABB Group - 19 -

Sistema de rejeição de cargas Controle de demanda ABB Group - 25 -

Sistema de rejeição de cargas Controle de reativos ABB Group - 26 -

Sistema de rejeição de cargas Supervisão do sistema ABB Group - 27 -