CONTROLE DE REATIVOS, DEMANDA E ALIVIO DE CARGA EM SISTEMASELETRICOS DE PLANTAS INDUSTRIAlS DE GRANDE PORTE

Neste trabalho procurou-se descrever os estudos de sistemas de pot€mcia em grandesplantas industriais visando cother subsldios para a automa<;:ao do sistema defornecimento de energia.

Sao descritos os estudos para a determina<;:ao de ajustes 6timos visando 0 suprimentode reativos e a corre<;:aodo fator de potencia na interliga<;:ao com a concessionaria.

Sao descritos tambem os aigoritmos para efetuar 0 controie de demanda e aiivio decarga durante subfrequencias.

Finaiizando sac mostradas as telas de um sistema digitai projetado para 0 controle dereativos, controle de demanda, e alivio de carga durante a isola<;:aodo sistema.

This work focuses on the automation of electricity supply in large industrial plants.Various support studies, such as load flow, optimal reactive power allocation and powerfactor control at the supply node are taken into account within the automationframewoork.

The algorthms for peak demand control, and load shedding during under frequencies arealso described.

A digital system aimed at controlling reactive power, total demand and load she/dingduring system's isolated operation was developed and is described in detail.

Este traba/ho tem como objetivo estabelecer uma sistematica para 0 estudo de sistemasel6tricos industriais e sua automa<;:ao. Serao reatizados os estudos de fluxo de potendae transit6rios eletromecanicos, tao largamente usados em sistemas eletricos depotencia de alta tensao. A apiica<;:ao pratica 6 feita num sistema industrial, que consistenuma refinaria de petr61eo, com semelhan<;:a a de PauHnea (Petrobras).

Com os estudos de fluxo de potencia serao avaliados, al6m da reparti<;:ao de carga:- a capacidade de fornecimento de potencia ativa e reativa dos geradores da refinaria;- 0 fator de potemcia na interligayao com a supridora de energia (CPFL - CompanhiaPaulista de For<;:ae Luz);- 0 efeito do tap dos transformadores e da excitac;ao dos geradores no controle do fatorde potencia na interliga<;:ao;- os aspectos Iigados ao controle de demanda maxima;

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Com os estudos de transitorios eletromecanicos serao avaliadas:- a estabilidade do sistema para defeitos;- a resposta dos reguladores de tensao e de veiocidade;- as rejeityoes de carga, formatyoes de ilhas e seu controle;

Com os estudos acima tra~dos, podemos entao, com auxHio de um sofuvare deautomaty80, desenvolver um sistema computacional para a opera9ao automatica dosistema eletrico da refinaria. Analises, como par exemplo, a determinatyao da carga a serrejeitada durante subfrequEmcias no sistema e a operayao afetuada palo conjuntosoftware, hardware e outros equipamentos como rej;§s digitais podem ser estabeiecidos.

Para a eiaboragao deste trabalho sac utilizados dados semelhantes ao da Refinaria dePaulinea, REPLAN da PETROBRAS, sem entretanto a responsabilidade dela.

A REPLAN, Refjnaria de Paulfnea, e a major refjnarja brasileira, responsavel par 20% dacapacidade de refino do pais. A refinaria e uma estrategica produtora e fornecedora dederivados de petroleo que movimentam a economia das regioes mais desenvolvidas doPais.

2122

PETR~2138J13,8x=10%

go'""T'"' ~ CPFLf138kV

PETR02 21138Jl3,8><=10%1SMVA

18,0 57

~13,6~ 56

3,57l'2218

2,8

F.:l:401

1,70

GUll

6,95

Na figura 2-1 esta apresentado 0 diagrama unifilar de suprimento de energia eletrica deuma planta como esta.

Potencias dos geradores e das cargas em MWFator de potencia das cargas 0,8 indutivo

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Para a elaborayao deste estudo fez-se uso de dados de carga da figura 2-1. De possedos dados, utilizou~se 0 programa EST AVEL [4] para a realizayao dos estudos citados.Determinou-se como caso base, aquele com as dados iniciais indicados na figura 2-1 eo calculo de fluxo de potencia sera denominado de caso_base_fp. Os resultados (partedeles) estao indicados nas tabelas 3-1, 3-2 e 3-3.

BarraNum.

Geragao(MW)

Geragao(MVAr)

Carga(MW)

Carga(MVAr)

Tensao(kV)

A3 7,50 5,34B2 ...........?'QQ .................?,?1 .C 1 ......}'!?Q ......!?!J~F6 J~&Q......J1,?~ ..G7 18,00 13,13

13,80.:Q!?Q...J~,~Q ...........=Q!4~

..............J},~Q .=Q,~?....J~!~Q .....:Q!?!?

13,80 -0,10

Da barra Para barra FLUXOSMW MVAr

A3 20 SINCRO 3,08 2,0282 20 SINCRO 1,20 2,01C1 20 SINCRO 3,28 2,02F6 20 SINCRO -0,32 1,25G7 20 SINCRO 2,34 1,27 1

a ea - - umana gera caso ase rp;

TENSAO MEDIA V = 0,995 pu

P. Ativa Gerada = 56,03 MW P. Reativa Gerada = 43,02 MVAr

P. Ativa Cargas = 55,80 MW P. Reativa Cargas = 41,91 MVArPERDAS TOTAlS

P. Ativa (MW) = 0,236 P. Reativa (MVAr) = 1,092

Para verificar se 0 carregamento dos geradores estao adequados, foram construidos osdiagramas de funcionamento dos geradores {2].

Verificou-se que 0 gerador G7 esm fora do limite de operagao e que os geradores A3,C1 e F6 estao proximo ao limite. Devena pais, neste caso, ligar as bancos decapacitores da planta para trazer as pontos de operagao para posigoes maisadequ:adas.

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De posse dos casos base, procurou-se verificar a influencia dos valores da tensao dasbarras terminais dos geradores, nos reati\/os fornecidos 80 sistema da p!anta e nainterliga9ao.Na figura 4-1, encontram-se a sensibilidade dos reativos quando se varia a tensao nosterminais do gerador A3.

Observa-se que ao aumentar a tensao de A3, aumenta 0 reativo fornecido por ele, aomesmo tempo que diminui os reativos fornecidos pelo demais geradores. Diminuitambem, 0 fluxo de reativo na interliga~o. Pode-se entao escrever as equa90es (aquitomadas como retas) que regem as varia90es de reativos.Na interliga9ao temos a equa9ao:

3,06 - 4,94 = A + B 0,056,81- 4,94 = A - B 0,05 portanto A == 0 e B == -37,5

21,17 - 5,34 = A + B 0,05

- 8,99 - 5,34 = A - B 0,05 portanto A == 0 e B == 302

!1QB2 = -81,2 !1VA3L1QCl = -81,2 L1VA3L1QF6 = -50,8 ,1Vl3L1QG7 = -50,8 L1VA3

CONTROLE DE REATIVOS, DEMANDA E ALrvIO DE CARGA EM SISTEMASELETRICOS DE PLA~NTi~~5INDUSTRIAlS DE GRAJ\.JDE PORTE

o mesmo procedimento foi repetido agora considerando a varia9ao de tensao nosdemais geradores tNe'L, fNc1, IlVF6 e IlVcl.7, e a superposiyao dos varios efeitos.Os coeficientes obtidos para 0 equacionamento da sensibilidade de fornecimento dereativos em fun9ao da varia980 de tensao estao indicadas na tabela 4-1 que segue.

99~~A9!?~~g~1

-50,8-50,8-50,8-32,1206;0-23,7

Outra forma de controlar os reativos seria mover os TAPs dos transformadores dasubesta9ao (neste trabalho, admitindo no lade de alta tensao, 138 kV) mantendo-se atensao nos geradores. Na figura 4-2 estao indicadas as sensibilidades com rela9ao aesta mudan98 de TAPs.

----------------------- t'-=~;,:.~~-------~ ~~1-""Q) _---0- n "Ci:: I I ~ I _ -~"~I ---, --~

~15 -~ ":~__ -5- ) 10 15

I 1\3 I1-1"\1=82I Cl

Obs: Por motivos de valores muito pr6ximos, a curva de sensibilidade do gerador, estasobre 8 curva do gerador C 1.Adotando uma equa9ao linear para representar estas varia90es: chega-se aos seguintescoeficientes:

CONTROLE DE REATIVOS; DEMANDA E ALIVIO DE CARGA EM SISTEMASELETRICOS DE PLANTAS INDUSTRIAlS DE GF~';NDE PORTE

Primeiramente e importante comentar que, com relagao ao ponto de opera980 de cadagerador no seu diagrama de funcionamento, nota-se que alguns estao fora (ou pr6ximo)do iimite de excitay80 positiva.Segue-se que seja conveniente a conexao de bancos de capacitores nas barrastrazendo 0 ponto de operayao para mais dentro da zona aceitavel. Feito estes acertos,os geradores estarao operando dentro de suas capacidades (e com reserva de reativosdisponlveis) sendo que 0 fiuxo na interiigay80 nao e aiterado.

Falta agora estudar como reprogramar as tens6es dos geradores e os TAPs dostransformadores para corrigir 0 fator de potencia na interliga9ao, Para tal, utilizar-se-a atecnica de programa<;§o linear que consiste em minimizar uma funyao objetivo sujeito avarias condicionantes (limites). Utilizou-se entao, 0 programa POWERGEN [5].

As seguintes equay6es podem ser escritas com base nas deduyees anteriores.

reativo total: QA3 + QB2 + QCl + QF6 + QG7

reativo de A3 : all L1VA3+ al2 L1VB2+ a13 L1VCl+ a14 L1VF6+ al5 L1VG7=L1QA3reativo de B2: a21 L1VA3+ a22 L1VB2+ a23 L1VC1+ a24 L1VF6+ a25 L1VG7= L1QB2reativodeCI: a31 L1VA3+a32 L1VB2+a33 L1Vcl+a34 L1VF6+a35 L1VG7= L1QClreativo de F6 : a41 L1VA3+ a42 LiVB2+ a43 AVC1+ a44 AVF6+ a45 AVG7 = AQF6reativo de G7: a51 L1VA3+ a52 L1VB2+ a53 L1VCl+ a54 L1VF6+ a55 L1VG7= L1QG7

onde: L1Q's sac as varia<;oes de reativos (nos geradores e interligay ao) ;

AV's sac as variayoes de tensoes (nos geradores);aij e bk sac os coeficientes determinados anteriormente;

Q =Qo+ AQQ sac os novos reativos;

Qo sac os reativos do caso de partida (caso base).

o sistema de equaynes de programayao linear esta mostrado a seguir na forma classicaQe tabe!a (ta'bala 4-2), onde inc!ui-se tambem a inf!uencia do TAP e os resultados.

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a) equa<;oesfNA3 i ~VB2 ~VC1 ~VF6i~VG7 ~TAP QA3 QB3 QC1 QF6 QG7

1 1 1 1 1','inimiz.Qi 1 ... 4,~4

.........................?,?4 .......................?,~J

5,18.11,T~

13,13

b) limites das variaveisM f nimo ~O,O!5I..~O,O?L~O,()?Maximo 0,05 0,05 0,05

.-O,()?0,05

-0,050,05

cj resuitados obtidos i?eio i=/fo2LanlC! PO.Y.1f~rgen,DUBL?Variaveis Xmln, X Xmax,

~VA3 -0,05 -0,0160 0,0500~VB2 -0,05 -0,0088 0,0500

...............•••.....•. _ ..•...•.•..... - _ .._ - ......................................•.......... _ .•........... _- _-- ....•.. _ __ ._----_._------liVC1 -0,05 -0,0155 0,0500~VF6 -0,05 -0,0500 0,0500

•••••••••••••••••••••••••••••••••••• • •••••••••••••• _ •••••••••••••••• 0<_ ••••• _ ••••••••••••••••••••••••••••••• _.

~VG7 -0,05 -0,0121 0,0500.............................. _ ...- ._...-

~TAP -0,15 0,0489 0,1500QA3 .. ...~4,?O .............I,?()()O.!.!?OOQ9l??.. ...~4!~Q ..?!§QQQ ..........._.L~QQ9__QC1 ...::4,?O 7,5000....!.!?-9.QQ.QF6 ... ~~,004!.~?~? ..J4!OOQO..

.....g~? -9,00 .....J?!OOOO ....!?!OOQO ._QI -0,10 0,1000 0,1000

sistema de programayao linear. Recorrendo-se a teoria do algoritmo de fluxo derntt?nrf~, mPTnnn i\i~\.,lvTnnf:(-;;!pn~nnri~~;;!rnfl!;;lnn,FnrnnTr~-s~ ';' tP~

Esta equayao e semelhante as obtidas pela investigayao de sensibilidade e deveria.Q\i~F ~ rO~t ti+~rf"'C" CO"V'H:~lh~n+oC"~'-' ••~~ ~ i _~"""i";;"':""""'''''''v ••••••, .¥••;;..,...,i~'=''='.

Vy'jja~ v V'=1. 'oii; , if- \u-t:.j" j \'-' j;" v \i Vj , i ,vi; G" j.4.~ \vi j i-l Gijj Gvh."~H'.....,j~~ ""j,.i\'v",~~~~ ~

""':atriz de admitancia nodal (parte imaginaria) cujos valores sac pr6ximos aos da tabela

~j~i.viji~, j.#vji~jjiV v jj~~~9ajjV ~iijjv~j V\,jjjiV a j~t'i;C;~jjiayav UV' 9i~i.vjii-a" j-Yii,.u V"jV~

seus componentes: maquinas< reautadores de tensaQ~ reguladores de vejocidade~jJ<. - - - - ~-

-yj~a~ ~jjj ji,.jjjYWV va i~iJ-~av ~ iJc'1-u,~awia1 "j-cu,,~Segue, para cada componente do sistema, urn diagrama de bloco explicativo do modelo~tH~z:;:dono orocrSffia ESTi\\lEL. ussdc neste tf.3bslh-c.

na refinaria (barra 22), com ou sem 0 religamento.Neste esludo. 0 sistema oart!u de realme. fol simuiadoo curto trifaslco na barra 22. a~ ~

_ _ ~ _ _J' ~~J' _ J ~ _ 1. _

~i~"Cjiiw ~jjf ,v~HJjv ~vift y HiHH:4 -u-e wHliJviH,uywV va- ·v-Fi ~ -(4,v -u wa,ia ~ I, ~wJiU--~ (4 V\J\.J.;;A

Hnha separando os sistemas em ilhas; 0 outro caso e 0 mesmo da situayao acima.

Freqiiencia (Hz)

I I

geradores e nos TAPs dos transformadores. Assim, ordens de modifica~ao de tensaonos g-eradores e Tl-l;,Ps de'lerao ser dadas para at}ng~r a condig3o 6ttms.

_ •. ~~. _. ~i' 6 ..•. = _ ~ ~ ~ ~ _. ~ _ ~ _ •. ~ ~ ~••.~ _ ~ _ ~ _ , _ ~ ~ _ ~ = ~,. = ~ :!' ~ ~ ~ ~ = }'''' _ ~ _

';;;;~ia~ .wii."f-<Wyvvq. f~f~ v.qiY -.~fHf-v.c4~V iVii:4iH ~HH~ii:4-~~~ ii-~~ -i""Vj';~~i;:;~.

~aumento de aproximadamente 3% na tensao da maquina C1;

(sem alterar os TAPs);- aumsnto -de sOfOximadamente 5~{~-no TA..P dos transforrnact-ores mante-ndo ~ ref-5f@nc-i~de lodos os geradores.Na figura 7-1 esta mostrada a variayao de reativos para 0 gerador C1, no prime-iro caso.

PotenL~a reativa (MV Ar)

~r-

/"

1///

;/

/5

0Seg.

0 1 15 ,

para este tipo de COntrOle e supef\f1SaO e comum a usa de "saftwares" denommadOsSeA.OA. (supervisao~ controle e aquisi~o de dados) que proporcionem: uma interfaceyfdfiCii iiiYHgdVi:i, que pe:fffiii.d a it~i~YdU WiH U{{i~ i'~dede WirH•.H-Hc<.i~V J~ uddv3, u

armazenamento de medicoes e indicacao de s.stados em temoe reaJ e urn banco d~e

CO-~JTROTJ~Dr R:r~ATl\lOS/ nrn\;f A-~Jr}Ar: ~: J\110 Dr: ·c~ !?f--:AF·~vff:·~~Tr.~v·~A,r:

ELETRICOS DE PLANT AS INDUSTRIAlS DE GRANDE PORTE

o sistema projetado possui tres algoritmos de nivel superior, integrados via operador dosistema. Sao eles: controle de reativos;

alivio de carga;controie de demanda.

A - Geral: foram desenvolvidas telas de interface homem maquina para a superv'isao econtrole do sistema eletrico da planta. A supervisao realizada refere-se aos disjuntoresprincipais do sistema elatrico, padronizando, para 0 estado desligado a cor verde, epara 0 estado iigado a cor vermelha.Com rela~ao aos controles, neste estudo, nao se preocupou com a programa~ao doalgoritmo em 5i, sendo proposto uma metodologia ou procedimento para realizar aautoma~ao e controle do sistema, 0 procedimento passando pelo operador, conformemostrado na figura 8-1.

ARQU1VODE

ENTRADA

ALOORITMOS DE CALClJLOS

(PROORA.MAS DE ESTUDOS)

ARQU1VODE

SAfDA

B - Telas de supervisao e controle: 0 sistema a composto por telas que permitem aooperador navegar entre elas e a partir das informagoes, tomar as devidas decis6es. Afigura 8-2, mostra a tela do unifilar gera! da aiimenta~.ao eletrica da refinaria.

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Nesta tela podem ser observadas as potencias nas varias barras, as tens6es, e os"status" dos disjuntores. A partir desta tela 0 operador pode navegar entre as demaistelas acionando os bot6es no rodape da figura 8-3, como mostra em detalhe, 0 gerador87.

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C - controle de reativos: na fjgura 8-4, apresenta-se a tela para a operacionaliza~ao doalgoritmo de controle de reativos. Os dados do sistemas sac medidos atraves de umaUAC (Unidade de aquisic;ao de dados e controle) e enviados do campo ao computadoronde esta operando 0 programa INTOUCH.

Microcomputadorcom os aphcativos

dados

Dados medidos comoa porencia reativa a cada

1minuto EJOs dados obtidos sao inseridos no programa POWERGEN e mostrado ao operador quaisas melhores a1ter3.9oesa serem feitas no sistema para evitar multas devido aos reativos e amelhor opera'tao do sistema ResultadoSJHBYl.

a.Dngfrt}poIW

otilm7f!$iiJt.

f3.VA3 iJ.VB2 iJ. vel A VF6 AVCfl AIAP QA3 QB2 QCl QF6 QG7 Ql Res.Min. 1 1 1 1 1Ql 57.5 37,5 37,5 23,7 23,7 160,2 1QA3 -302 81,2 81,2 50,2 50,2 -37,6 1QB2 81,2 -302 81,2 50,2 50,2 -37,6 1OC1 81,2 81,2 -302 50,2 50,2 -37,6 1QF6 50,8 50,8 50,8 -207 32,1 -23,5 1 ---

om 50,8 50,8 50,8 32,1 -206 -23,S 1 c_

&.VA3 -1,016f3.VB2 ~099tJ. vel -iJ,iJ1S

tl. VF6 -8,050(}.Vcrl -8,(1)t\.TAP Q.iU9

EXECUTAR .J

Obeserva-se na tela, em vermelho, as variaveis que acionam 0 processo de calcu!o dacondi~o de reativos otimizadas.

Em preto estao indicados os parametros do sistema de programayao linear , que sacfixes para uma determinada configura~e do sistema.

Estes dados consistem num arquivo que e entregue ao operador, que ap6s examina-loexecuta 0 POWERGEN. Os resultados do PO'vVERGEN sac transferidos para a figura8-4 acima (valores no quadre verde) .

o operador entao examina os valores, e' se de acordo, aciona a tecla "executar" e osvalores de tN e bTAP sao en viados para os equipamentos de campo (reguladores develocidade e acionadores de TAP) para altera<;ao dos valores de ajustes.

o operador pode, baseando-se na sua experiencia, alterar os novos valores de ajusteantes de acionar a tecla.

CONTROLE DE REATIVOS..DEMANDA E ALIVIO DE CARGA EM SISTEMASELETRICOS DE PLt~~NTASINDUSTRIAlS DE GRANDE PORTE

GJ!uc;io GERJl.r;.l.o CdRGA c.lRGA TiiNSio .IlMI

N NOMJ! (MlII) (MYb) IN? (MYk) Ikl'} (GRJl.US)

1901 AI901 4,40 3,30 13,13 -lJ,29

3 A3 1,5 5,34 13,SO -0,20

1001 BIOOI 0,8 0,6 13,19 -0,50

2 B2 2,0 2,.61 13,80 -<>,49

I CI 1,5 5,18 13,llO -<>,n

501 CSOI 1,65 1,23 13,18 -0,20

SOl CSOI 2,56 1,92 13,16 -0,22

2122 CPFL 7,43 4,91 138,0 0,00

4 D4 6,5 4,88 13,60 -1,21

5 E5 10,5 1,88 13,44 -2,01

101 F101 2,8 2,10 13,72 -O,6ll

2101 F2101 3,51 2,68 13,69 ,,{},89

2210 mlO 3,45 2,59 13,10 -lJ,8ll

2401 F2401 4,02 3,05 13,68 -0,90

6 Y6 13,6 11,19 13,llO -<>,15

4411 (;4411 2,8 2,1 13,12 -0.,21

4542 G4542 1,06 0,8 13,11 -0,14

4611 G4611 3,05 2,29 13,11 -<>,22

4111 G4111 1,70 1,28 13,15 -0,11

4811 G4811 6,95 5,21 13,59 -0,38

1 G1 18,0 13,13 13,80 -Q,Hl

22 PETROl 131,13 -0,08

21 PETRO: 131,44 -0,15

l 20 ,mCRO 13,13 -0,61

Uflifilar ]

Aqui, semelhantemente ao descrito para 0 calculo de ajuste de reativos, 0 operadorpode interagir com os dados atuais do sistema e executar os estudos de fluxo depotemcia.

E - Controle de subfrequencia e controle de demanda: na figura 8-6 esta apresentadaa tela basica com as informayoes do algoritmo de controle de subfruencia.

. -----------:c:-:--:::-------:-:-:.:. .....CONTROLE DE SUBFREQUE1VCIA E CONTROLE DE DE-iliA1VDA

SllllfllEQuENClA DDUlID ~UENru.lDDWlDA

Olll.~ Alim"lI.t Statu.." Em" Ca1:'lf:a 'iJak'l-(MW· , X D y Olli,,-~1 .Alimt<nl: StatuslBan.l C~vga Va201(~,FI;~ , I X Dl Y.,!,- 4A ,n 1 0 1 0 - 'f,,'j" "" '.".3-..4-

14Jl Ul 3 0 1 0 21 I 10lA 3.8 1 0 1 04-20 4 1.0 5 1 22 6-101 101 1.0 0 I3 4(; 5 0 !OIB 1 0.- 4D 1,5 5 1 5 0 23 &-201 1 2101 .. 4,6 1 0 1 0

~ SA 30 1 0 1 n 24 1 A 1.0 5 1 4 n..!.- 58 2..S 2 0 1 0 2S

6-2210 2210 B 1,5 4 1 4 0:s-;ro 1 5 51: 4,0 5 0 5 0 26 A 3,0 1 0 3 n.l,6-"J401 1 2401

8 50 1,0 5 0 5 n 21 B l,O 1 0 3 n

-"I-::T ......• ~1~.0.2....... ,'"' ~ A I,D 2 1 1 0

:fu= I-SOl 1 SOl SOIB0 1 0 29 64411 1 4411 B I,D " 1 2 0

L,U , 0 1 0 30 C D. 4 1 2 011 SOlC l,u 4 0 5 0

..§--l.sill 11

8011. 1,0 1 0 1 0 '1 1 4542 A I ,n 3 I 2 0801 80IB 0,5 • n 5 n

1-4542B 0.1 0 1 ~E.... 32 1

14 SOle 0,5 5 n 5 n 33 7-4611 1 4611 A 311 1 0 I 0GEP..ADOR E.2 lOldW 34 7-4711 1 4711 A 3fJ 1 0 1 0

ii· II. LO 1 0 1 I n 35 A 5JJ 1 0 1 016 2-1001 10011 B 1,0 5 1 4 I 0 36

1-4811 1 4811B 2,0 0 2 01 1

11 f C 0;8 •• I 0 • I 0

i. ~>:~~~F-·l>;~:Tr~~;ff·-rl;"~r-r-T>·nT·LlGAcAO STATU'2(}.1 1 I ST.l.TIJS l-lEClUOO ~20-2 1 I S PRIORIDADEmm'RQ_ 1~520-3 1

X A,-!O DE OCORREItSUBFllEQ.

'..-",._,J 20-4 D PRlOllIDADE-COIlTEDEDEIotAlIDA1 I Y M;AoSEOCORIlERKXCESSO_

20-5 1..•....... .....•...

CONTROLE DE REATIVOS, DEMANDA E ALlVIO DE CARGA EM SISTEMASELETRICOS DE PLANTAS INDUSTRIAlS DE GRANDE PORTE

;:;atuna "1 InOtCa-se 0 numero de ordem~ na 2 os circuitos: na 4 as barras e na 5 0--'}me das carcas nas varias barras.

Na coJuna 3 sac apresentados as "status" dos circuitos (0 desiigado, 1 ligado), Nacoiuna 6 aparecem os vaiores das cargas em MW, na 7 a prioridade ae aeSHaamemucaso de subfrequencia (atribufda pelo operador), e na coluna 8 e indicado se a cargasera desiigada ou nao conforme determinado pelo algoritmo de calculo desubfrequencia,As colunas 9 e 10 apresentam informa<;oessimiJaresas das colunas 7 e 8 porem para 0aiqoritmo de controle de demanda.

Notar aue na tela tambem estao indicadas as ootencias fornecidas Delos geradores logoantes das cargas de sua ilha. Como premissas gerais temos:

o balan<;odeve ser feito prioritariamente, com as cargas Iigadas par circuito as barrasdos geradores na mesma ilha (ou seja: gerador C1 e cargas das barras 101 e 201).Quando a carga nao for suficiente pode-sa recorrer ao auxilio de ilhas inter!igadas pelabarre 20.

As "prioridades" sac: quando igual a 1, a carga nao pode ser desligada; quando 2, 3, 4,5 podem ser desligadas dando preferencia ao de valor mais alto no caso 5, depois 4, 3 e2. 0 algoritmo calcula dentro de cada ilha, 0 balan<;ocarga/gera<;ao,e pracura as cargasmenos prioritarias para desligar (marcando X (j) = 1, na coluna 8); caso nao se possacompensar 0 balan<;ona propria ilha, procura-se 0 auxflio de outra, ao mesmo tempoque emite urna mensagem ao operador.

Ao ocorrer uma subfrequencia, 0 rele que a detecta, desliga as cargas marcadas.o controle de demanda e feito de modo similar.

Uma vez medida a potencia chegando nos transformadores (Iado 138 kV) pode-sedeterminar a potencia total recebida da CPFL (Pr). Conhecendo-se a demanda maximacontratada (Om) obtem-se a diferen<;a, Oif = Pr - Dm. Se Oif ~ 0 deve-se desligar deimediato cargas ate que Pr fique menor ou igual a Om.

Caso toda a busca se complete e ainda nao foi cortado 0 valor desejado, emite-se umamensagem ao operador para ele completar 0 desligamento. Para tal, ele tambem recebea informavao de quanta ele deve cortar

A multa por demanda excessiva considera 0 valor medio da potencia recebida, emintervalos de 15 minutos. Este algoritmo deve ser processado num cicio de tempomenor, a cada 1 minuto por exemplo. Assim, adicionalmente, 0 algoritmo deve caicular amedia da demanda excedida e promover urn eventual corte adicional.

As seguintes conclusoes deste trabalho estao reproduzidas a seguir:as estudos de sistemas de potencia, realizados para sistemas de alta tensao podemser adequados para definir a operavao da rede eletrica de plantas industriais,

CONTROLE DE REATIVOS, DEMANDA E ALIVIO DE CARGA EM SISTEMASELETRICOS DE PLANTAS INDUSTRIAlS DE GRANDE PORTE

AS programas usados para alta tensao sac adequados para os estudos de sistemasindustriais (no caso foram utilizados os programas de fluxo de poUmcia e deestabilidade) .Com 0 programa de fluxo de potencia pode-se estudar os fluxos de reativQs nosistema e seu contrale.A tecnica de programacraolinear mostrou-se uma ferramenta adequada para definiros ajustes otimizados para 0 controle de reativos.as programas SCADA (Supervisao controle e aquisicraode dados) disponiveis nomercado, como no caso estudado INTOUCH, sac ferramentas adequadas paradesenvolver os sistemas para supervisao e controle da alimentayao eletrica deindustrias.

Estes programas disp6e de facilidades para interagir com programas externos (fluxode potencia, estabilidade e programayao linear).

Analisar outras funcroesobjetivos no estudo de reativos. Estas funyoes podem incluira influencia de mudan9as no nivel medio da tensao de operayao da p!anta e asperdas.Programar os algoritmos de controle de reativo e fluxo de carga como subrotinaautomatica do software SCADA de forma a dispensar a intervencraohumana.Completar as telas para supervisao e controle da alimentayao eietrica de plantaindustrial de forma a se dispor de um sistema total.

[2] JARDINI, J. A.. Diagrama de Funcionamento de Geradores. Apostila, EscolaPolitecnica da USP, Departamento de Engenharia de Eletricidade; 1970.

[3] JARDINI, J. A.. Alguns fenomenos transit6rios em sistemas eletricos depotencicL Tese de Doutorado, Escola Poiitecnica USP, Departamento deEletricidade, 1973.

[4] GALINDO A. L., e outros. Banco de dados para estudos de sistemas depotencia. Seminarios de Trabalhos de graduayao, Escola Politecnica, 1995;

[5] WOLLENBERG B. F., WOOD A. J.. Power generation, operation and control.John Willey and Sons, 1984.

CONTROLE DE REATIVOS, DEMANDA E ALlVIO DE CARGA EM SISTEMASELETRICOS DE PLANTAS INDUSTRLAIS DE GRi\NDE PORTE