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Edmarcio Belati

1

Prof. Edmarcio Antonio Belati

edmarcio.belati@ufabc.edu.br

Aula 3Aula 3

26/02/2015

Banco de dados

Matpower

PowerWord

• IEEE Common Data Format

• PTI Power Flow Data Format

• PECO PSAP Format

Análises Estática em Sistemas

Elétricos de Potência

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Edmarcio Belati

2

BANCO DE DADOS

O sistema de potência, tanto de distribuição como de transmissão,

podem apresentar uma grande quantidade de barras, linhas, e

componentes .

Assim, trabalhar com bancos de dados para representar o

sistema é uma prática muito usada.

O banco de dados precisa representar fielmente todos os

componentes do sistema e ainda informa os níveis de tensão ou

as bases dos sistema ( potência de base e tensão de base).

Essas informações são necessárias para o entendimento e

análise dos resultados.

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Edmarcio Belati

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G G

PV slack

PQ

P3=200 MW

Q3=100 MVAr

P2=170 MW

Y=4-j10 pu Y=4-j5 pu

2

3

1

1 2 barra1 1000 0. 0.0 0.0-9999 9999 0. 0.0 0 1

2 1 barra2 1000 0. 0.0 0.0 100 200 -170. 0.0 0 1

3 0 barra3 1000 0. 0.0 0.0 200. 100. 0 1

9999

1 3 9.7561 12.195 0.00 0.00 0.00 999

2 3 3.4483 8.6206 0.00 0.00 0.00 999

9999

Exemplo de Banco de dados

EXEMPLO – Sistema 3 barras

BANCO DE DADOS

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Edmarcio Belati

XXXX000XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX00000XXXXXXXXXXXXXXXXX

1 2 barra1 1000 0. 0.0 0.0-9999 9999 0. 0.0 0.0 1

2 1 barra2 1000 0. 170.0 0.0 100 200 0. 0.0 0.0 1

3 0 barra3 1000 0. 0.0 0.0 0.0 0.0 200. 100. 0.0 1

9999

BARRAS

Número, tipo (0–PQ, 1-PV, 2-referência) , nome, tensão, ângulo, potência ativa

gerada, potência reativa gerada, limite inferior de injeção de potência reativa, limite

superior de injeção de potência reativa, potência ativa da carga, potência reativa da

carga, susceptância shunt da barra, área

9999 FIM DOS DADOS DE BARRA

4

BANCO DE DADOS

G G

PV slack

PQ

P3=200 MW

Q3=100 MVAr

P2=170 MW

Y=4-j10 pu Y=4-j5 pu

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3

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Edmarcio Belati

XXXX0000XXXX00000XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX0000000000XXXX

1 3 9.7561 12.195 0.00 0.00 0.00 0.00 999

2 3 3.4483 8.6206 0.00 0.00 0.00 0.00 999

9999

LINHAS

Barra inicial, barra final, resistência (%), reatância (%), susceptância shunt da linha,

tap, tap minímo, tap máximo, limite de fluxo de potência ativa.

9999 FIM DOS DADOS DE LINHA

Susceptância: total em MVAr, “gerado” pela linha

B=BSH/(100*2) pu, onde 100 é a base em MVA.

5

BANCO DE DADOS

G G

PV slack

PQ

P3=200 MW

Q3=100 MVAr

P2=170 MW

Y=4-j10 pu Y=4-j5 pu

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Edmarcio Belati

http://www.ee.washington.edu/research/pstca/

No link abaixo vários bancos de dados de sistemas elétricos

utilizados para testes de algorítmos de fluxo de carga podem

ser encontrados.

Sistema de 14 barras - dados

Exemplo: Sistema de 14 barras:

IEEE Common Data Format

PTI Power Flow Data Format

PECO PSAP Format

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BANCO DE DADOS

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Edmarcio Belati

EXEMPLO – Sistema 14 Barras 7

BANCO DE DADOS

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Edmarcio Belati

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BANCO DE DADOS

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Edmarcio Belati

1 2 Bus 1 1059 0. 232. -17.-9999 9999 0. 0. 0.

2 1 Bus 2 1044 -5. 40. 42. -40. 50. 22. 13. 0.

3 1 Bus 3 1009-13. 0. 23. 0. 40. 94. 19. 0.

4 0 Bus 4 1019-10. 0. 0. 0. 0. 48. -4. 0.

5 0 Bus 5 1019 -9. 0. 0. 0. 0. 8. 2. 0.

6 1 Bus 6 1070-14. 0. 12. -6. 24. 11. 8. 0.

7 0 Bus 7 1062-13. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.

8 1 Bus 8 1090-13. 0. 17. -6. 24. 0. 0. 0.

9 0 Bus 9 1055-15. 0. 0. 0. 0. 29. 17. 19.

10 0 Bus 10 1050-15. 0. 0. 0. 0. 9. 6. 0.

11 0 Bus 11 1057-15. 0. 0. 0. 0. 4. 2. 0.

12 0 Bus 12 1054-15. 0. 0. 0. 0. 6. 2. 0.

13 0 Bus 13 1049-15. 0. 0. 0. 0. 13. 6. 0.

14 0 Bus 14 1036-16. 0. 0. 0. 0. 15. 5. 0.

9999

1 2 1.94 5.92 5.2800.0000.0000.000 0.

1 5 5.40 22.30 4.9200.0000.0000.000 0.

2 3 4.70 19.80 4.3800.0000.0000.000 0.

2 4 5.81 17.63 3.4000.0000.0000.000 0.

2 5 5.69 17.39 3.4600.0000.0000.000 0.

3 4 6.70 17.10 1.2800.0000.0000.000 0.

4 5 1.33 4.21 0.0000.0000.0000.000 0.

4 7 0.00 20.91 0.0001.0000.1001.000 0.

4 9 0.00 55.62 0.0001.0000.1001.000 0.

5 6 0.00 25.20 0.0001.0000.1001.000 0.

6 11 9.50 19.89 0.0000.0000.0000.000 0.

6 12 12.29 25.58 0.0000.0000.0000.000 0.

6 13 6.62 13.03 0.0000.0000.0000.000 0.

7 8 0.00 17.61 0.0000.0000.0000.000 0.

7 9 0.00 11.00 0.0000.0000.0000.000 0.

9 10 3.18 8.45 0.0000.0000.0000.000 0.

9 14 12.71 27.04 0.0000.0000.0000.000 0.

10 11 8.20 19.21 0.0000.0000.0000.000 0.

12 13 22.09 19.99 0.0000.0000.0000.000 0.

13 14 17.09 34.80 0.0000.0000.0000.000 0.

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BANCO DE DADOS

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Edmarcio Belati

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MATPOWER

MATPOWER is a package of MATLAB® M-files for

solving power flow and optimal power flow

problems. It is intended as a simulation tool for

researchers and educators that is easy to use and

modify. MATPOWER is designed to give the best

performance possible while keeping the code

simple to understand and modify.

http://www.pserc.cornell.edu/matpower/

Acessar o link e baixar o pacote (todos).

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Edmarcio Belati

BANCO DE DADOS – 14 barras

%% bus data

% bus_i type Pd Qd Gs Bs area Vm Va baseKV zone Vmax Vmin

bus = [

1 3 0 0 0 0 1 1.016 0 0 1 1.016 0.94;

2 2 21.7 12.7 0 0 1 1.045 -4.98 0 1 1.06 0.94;

3 2 94.2 19 0 0 1 1.01 -12.72 0 1 1.06 0.94;

4 1 47.8 -3.9 0 0 1 1.019 -10.33 0 1 1.06 0.94;

5 1 7.6 1.6 0 0 1 1.02 -8.78 0 1 1.06 0.94;

6 2 11.2 7.5 0 0 1 1.07 -14.22 0 1 1.06 0.94;

7 1 0 0 0 0 1 1.062 -13.37 0 1 1.06 0.94;

8 2 0 0 0 0 1 1.09 -13.36 0 1 1.06 0.94;

9 1 29.5 16.6 0 19 1 1.056 -14.94 0 1 1.06 0.94;

10 1 9 5.8 0 0 1 1.051 -15.1 0 1 1.06 0.94;

11 1 3.5 1.8 0 0 1 1.057 -14.79 0 1 1.06 0.94;

12 1 6.1 1.6 0 0 1 1.055 -15.07 0 1 1.06 0.94;

13 1 13.5 5.8 0 0 1 1.05 -15.16 0 1 1.06 0.94;

14 1 14.9 5 0 0 1 1.036 -16.04 0 1 1.06 0.94;

];

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Edmarcio Belati

Utilizando o Matpower .

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BANCO DE DADOS

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Edmarcio Belati

%% generator data

% bus Pg Qg Qmax Qmin Vg mBase status Pmax Pmin

gen = [

1 232.4 -16.9 10 0 1.06 100 1 332.4 0;

2 40 42.4 50 -40 1.045 100 1 140 0;

3 0 23.4 40 0 1.01 100 1 100 0;

6 0 12.2 24 -6 1.07 100 1 100 0;

8 0 17.4 24 -6 1.09 100 1 100 0;

];

BANCO DE DADOS – 14 barras

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Edmarcio Belati

Generator Data Format

1 bus number

(-) (machine identifier, 0-9, A-Z)

2 Pg, real power output (MW)

3 Qg, reactive power output (MVAr)

4 Qmax, maximum reactive power output (MVAr)

5 Qmin, minimum reactive power output (MVAr)

6 Vg, voltage magnitude setpoint (p.u.)

(-) (remote controlled bus index)

7 mBase, total MVA base of this machine, defaults to baseMVA

(-) (machine impedance, p.u. on mBase)

(-) (step up transformer impedance, p.u. on mBase)

(-) (step up transformer off nominal turns ratio)

8 status, > 0 - machine in service

<= 0 - machine out of service

(-) (% of total VAr's to come from this gen in order to hold V at

remote bus controlled by several generators)

9 Pmax, maximum real power output (MW)

10 Pmin, minimum real power output (MW)

(2) 11 Pc1, lower real power output of PQ capability curve (MW)

(2) 12 Pc2, upper real power output of PQ capability curve (MW)

(2) 13 Qc1min, minimum reactive power output at Pc1 (MVAr)

(2) 14 Qc1max, maximum reactive power output at Pc1 (MVAr)

(2) 15 Qc2min, minimum reactive power output at Pc2 (MVAr)

(2) 16 Qc2max, maximum reactive power output at Pc2 (MVAr)

(2) 17 ramp rate for load following/AGC (MW/min)

(2) 18 ramp rate for 10 minute reserves (MW)

(2) 19 ramp rate for 30 minute reserves (MW)

(2) 20 ramp rate for reactive power (2 sec timescale) (MVAr/min)

(2) 21 APF, area participation factor 14

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Edmarcio Belati

%% branch data

% fbus tbus r x b rateA rateB rateC ratio angle status

branch = [

1 2 0.01938 0.05917 0.0528 9900 0 0 0 0 1;

1 5 0.05403 0.22304 0.0492 9900 0 0 0 0 1;

2 3 0.04699 0.19797 0.0438 9900 0 0 0 0 1;

2 4 0.05811 0.17632 0.034 9900 0 0 0 0 1;

2 5 0.05695 0.17388 0.0346 9900 0 0 0 0 1;

3 4 0.06701 0.17103 0.0128 9900 0 0 0 0 1;

4 5 0.01335 0.04211 0 9900 0 0 0 0 1;

4 7 0 0.20912 0 9900 0 0 0.978 0 1;

4 9 0 0.55618 0 9900 0 0 0.969 0 1;

5 6 0 0.25202 0 9900 0 0 0.932 0 1;

6 11 0.09498 0.1989 0 9900 0 0 0 0 1;

6 12 0.12291 0.25581 0 9900 0 0 0 0 1;

6 13 0.06615 0.13027 0 9900 0 0 0 0 1;

7 8 0 0.17615 0 9900 0 0 0 0 1;

7 9 0 0.11001 0 9900 0 0 0 0 1;

9 10 0.03181 0.0845 0 9900 0 0 0 0 1;

9 14 0.12711 0.27038 0 9900 0 0 0 0 1;

10 11 0.08205 0.19207 0 9900 0 0 0 0 1;

12 13 0.22092 0.19988 0 9900 0 0 0 0 1;

13 14 0.17093 0.34802 0 9900 0 0 0 0 1;

];

BANCO DE DADOS – 14 barras

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Edmarcio Belati

Banco de dados utilizado no programa do Matlab.

BANCO DE DADOS

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Edmarcio Belati

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Running a Power Flow

To run a simple Newton power flow on the 9-bus system specified

in the file case9.m, with the default algorithm options, at the ATLAB

prompt, type:

>> runpf('case9')

Getting Help

As with MATLAB’s built-in functions and toolbox routines, you can

type help followed by the name of a command or M-file to get help

on that particular function. Nearly all of MATPOWER’s M-files

have such documentation. For example:

>> help runpf

>> help caseformat

USANDO O MATPOWER

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Edmarcio Belati

Resolver no Matpower – O sistema já faz parte do banco de dados do

Matpower, com pequenas alterações.

Resolver utilizando o matpower o subsistema 1 e o subsistema 2 do

sistema acima.

EXERÇÍCIO 1– RESOLVER NO MATPOWER

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Edmarcio Belati

EXERÇÍCIO 2 – RESOLVER NO MATPOWER O case14

a) Rodar o problema de 14 barras

(case14);

b) Retirar o gerador da barra 2 e rodar

novamente. Analisar as perdas do

sistema e o carregamento das linhas

em relação ao caso base.

c) Retirar a linha 2-5. Analisar as

perdas do sistema e o carregamento

das linhas em relação ao caso base..

d) Adicionar um elemento shunt de

barra no sistema para minimizar as

perdas do sistema. Qual a barra a

ser conectado, que tipo, e qual o

valor do elemento?

e) Qual a melhor barra do sistema para

colocar 50 MW de geração?

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Edmarcio Belati

PowerWorld Simulator is an interactive power system simulation

package designed to simulate high voltage power system

operation on a time frame ranging from several minutes to several

days. The software contains a highly effective power flow analysis

package capable of efficiently solving systems of up to 100.000

buses.

POWERWORD SIMULATOR

Link: http://www.powerworld.com/products/simulator/overview

Baixar a versão “demo” no link.

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Edmarcio Belati

Considerar o sistema de três barras e três linhas cujos dados são

mostrado a seguir.

barra tipo P c(p.u.) Q c(p.u.) P g(p.u.) Q g(p.u.) V (p.u) ()

1 V 0,5 0,3099 --- --- 1,00 0,00

2 PQ 1,7 1,0535 --- --- ---

3 PQ 2,0 1,2394 --- --- --- ---

4 PV 0,8 0,4958 3,18 --- 1,02 ---

linha r (p.u.) x (p.u) bsh (p.u.) *

1-2 0,01008 0,0504 0,1025

1-3 0,00744 0,0372 0,0775

2-4 0,00744 0,0372 0,0775

3-4 0,01272 0,0636 0,1275

* carregamento total.

Iniciar os cálculos com = 0,0 para as barras PV e PQ e V= 1,0 (p.u)

para as barras PQ.

Montar o sistema no PoweWord e analisar os resultados. Comparar

os resultados com o Matpower.

TRABALHO 3

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Edmarcio Belati

Detalhes do trabalho:

Trabalho individual;

Será atribuída uma nota de 0 -10 para o trabalho.

A entrega do trabalho deverá ser feita via e-mail em arquivo pdf com

a descrição (EEL-201 – TRABALHO 3).

obs: Anexar o arquivo utilizado no PowerWord

A data limite para entrega é até o dia 08/03/2015

Endereço de e-mail: circuitos.belati@gmail.com

TRABALHO 3