David Rodrigues Parrini

Implementação do Controle Automático de

Geração em um Simulador para Análise de

Sistemas de Energia Elétrica

Departamento de Engenharia Elétrica

Escola Politécnica

Universidade Federal do Rio de Janeiro

Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica,

Tecnológica, Artística e Cultural 2015

Orientadora: Tatiana Mariano Lessa de Assis

11/11/2015

Sobre o Trabalho

Introdução

Objetivos

Desenvolvimento

Aplicação e Resultados

Conclusões e Trabalhos Futuros

Tópicos

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• Aplicação do Projeto de Graduação:

Implementação e Desenvolvimento de um

Sistema de Comunicação no Simulight

• Desenvolvido no LASPOT

(Laboratório de Sistemas de Potência)

• Agradecimentos ao CNPq

Sobre o Trabalho

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• Simulador de Sistemas de

Energia

• Desenvolvido na COPPE

• Implementado em C++ com

Orientação à Objetos

Sobre o Trabalho

4/37

Sobre o Trabalho

Introdução

Objetivos

Desenvolvimento

Aplicação e Resultados

Conclusões e Trabalhos Futuros

Tópicos

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Máquinas rotativas em sincronismo

Introdução

𝜔1

𝜔2

𝑓 ∝ 𝜔

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• Limites de Segurança para a

Frequência

• Sub/Sobrefrequência pode

danificar equipamentos

• Solução: Regulação de

Velocidade das máquinas

Introdução

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𝑑𝜔

𝑑𝑡∝ 𝑃𝑚𝑒𝑐 − 𝑃𝑒𝑙𝑒

1. Ajustar o despacho (𝑃𝑚𝑒𝑐)

2. Atender a demanda (𝑃𝑒𝑙𝑒)

Introdução

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Sobre o Trabalho

Introdução

Objetivos

Desenvolvimento

Aplicação e Resultados

Conclusões e Trabalhos Futuros

Tópicos

9/37

Objetivos

10/37

Objetivos

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Objetivos

1. Manter a Frequência em 60 Hz

2. Manter o intercâmbio de potência entre áreas agendado

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Objetivos

1. Manter a Frequência em 60 Hz

2. Manter o intercâmbio de potência agendado entre áreas

Controle Automático de Geração (CAG)

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Sobre o Trabalho

Introdução

Objetivos

Desenvolvimento

Aplicação e Resultados

Conclusões e Trabalhos Futuros

Tópicos

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Trabalho desenvolvido:

• Foram feitas algumas adições no Simulador

• Implementados modelos de CAG e outros

controles

Desenvolvimento

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Desenvolvimento

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Desenvolvimento

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Desenvolvimento

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Estágios da Regulação de Velocidade

1. Regulação Primária Estabilizar a velocidade (torna-la constante).

Controle Local. Diferente em diferentes tipos de geradores.

2. Regulação Secundária (CAG) Ajustar a velocidade para que se mantenham os 60 Hz de

Frequência.

Controle Remoto.

Desenvolvimento

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2. Tie-Line Bias (TLB)

Restabelecer 60 Hz e

intercâmbio líquido de

energia.

1. Flat-Frequency (FF)

Restabelecer 60 Hz.

Desenvolvimento

Modos do CAG

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Sobre o Trabalho

Introdução

Objetivos

Desenvolvimento

Aplicação e Resultados

Conclusões e Trabalhos Futuros

Tópicos

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• Sistema trifásico balanceado

• 3 unidades geradoras – duas

térmicas e uma hidrelétrica

• Baseado no equivalente de 9

barras do Western System

Coordinating Council (WSCC)

Aplicação

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• Sistema trifásico balanceado

• 3 unidades geradoras – duas

térmicas e uma hidrelétrica

• Baseado no equivalente de 9

barras do Western System

Coordinating Council (WSCC)

• Dividido em 3 Áreas de

Controle

Aplicação

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• Cada área possui uma

demanda e uma geração

• Intercâmbio Líquido:

𝑃𝑛𝑒𝑡 = 𝑃𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 − 𝑃𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎

Aplicação

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Controles Remotos

Centralizados

• Cada área de controle possui

um CAG

Aplicação

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Controles Remotos

Centralizados

• Cada área de controle possui

um CAG

• O avaliador de estado do

Centro de Operações do

Sistema pode desabilitar o

CAG das áreas.

Aplicação

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Controles Remotos

Centralizados

• Cada área de controle possui

um CAG

• O avaliador de estado do

Centro de Operações do

Sistema pode desabilitar o

CAG das áreas.

• Para casos mais severos de

subfrequência, um corte de

carga pode ser feito pelo

ERAC.

Aplicação

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Simulações:

• Aumento de carga de 25% na área Azul, CAG:

1. No modo FF (Flat-Frequency)

2. No modo TLB (Tie-Line Bias)

3. No modo TLB com uma interligação aberta

4. No modo TLB com perda de geração de área

Resultados

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Observações:

• Controles Rápidos

• Distúrbios severos

• Facilitar a visualização

Resultados

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Resultados

Casos 1, 2 e 3 – Frequência (área azul)

Mismatch no caso de

perda de interligação.

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Resultados

Casos 1, 2 e 3 – Intercâmbio Líquido (área vermelha)

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Resultados

Casos 1 e 4 – Frequência (área azul)

Perda do gerador da

área vermelha

Limiar para o ERAC

cortar carga

Corte de carga da área

vermelha

Em estado de emergência, o CAG

é desativado e apenas a

regulação primária atua.

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Resultados

Casos 1 e 4 - Intercâmbio Líquido (área

vermelha)

Perda do gerador da

área vermelha

Área vermelha agora

importa energia para

atender a sua demanda

O intercâmbio líquido da

área vermelha agora é

nulo com o corte de

carga

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Sobre o Trabalho

Introdução

Objetivos

Desenvolvimento

Aplicação e Resultados

Conclusões e Trabalhos Futuros

Tópicos

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› Permite simular um controle importante, utilizado no Sistema Interligado Nacional (SIN)

› Modelagem de partes importantes dos sistemas de energia:

› Sistemas de Comunicações

› Centros de Operações

› Controles Centralizados

› Esquemas remotos e sistêmicos de controle e proteção

Conclusão

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› Implementar:

› Área de Controle com Geração Eólica e/ou

Fotovoltaica.

› Esquemas adaptativos de CAG.

› Novos controles de proteção.

Trabalhos Futuros

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Obrigado!

Centro de Operações NE do ONS. Foto/Divulgação: CEPEL (obtido em 08/11/2015)

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