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UTILIZAÇÃO DE MEDIÇÃO FASORIAL PARA A
SUPERVISÃO DE REDES ELÉTRICAS
Rui M. Moraes Milton B. Do Coutto Filho Julio C. Stacchini de Souza
Universidade Federal Fluminense - UFF
Brasil
Estimação de Estado
• Ferramenta EMS-SCADA fundamental para a operação dos sistemas de potência
• Utiliza medidas de fluxo e injeção de potência ativa e reativa e de módulo das tensões para a determinação do estado do sistema
• Atua como filtro para suavizar erros estatisticamente pequenos, inerentes à medição e para suprimir erros grosseiros eventuais
• Pode ser utilizado para determinar a configuração atual da rede e sua observabilidade e estimar os parâmetros de elementos da rede
Estimação de Estado – Hipóteses
• Os erros de medição são estatisticamente pequenos, com média nula e distribuição normal
• A redundância dos dados é adequada
• A configuração e os parâmetros da rede estão corretos
• Tais hipóteses não são completamente verdadeiras devido a:
– medidas com erros grosseiros, – erros topológicos, e – condições desfavoráveis de redundância
Estimação de Estado – Características
• Considera o sistema em estado quase-
permanente
• Medidores com constantes de tempo
elevada
• Medidas assíncronas obtidas a cada 2 a 5
segundos
Unidades de Medição Fasorial – (PMU)
• Baixa constante de
tempo (ciclos)
• Medida direta do
estado (Módulo e
ângulo de fase da
tensão)
• Medidas síncronas
variando de 10 a 60
fasores por segundos
ELETROSUL – UFSC
Exatidão – TVE
• Resultados de
ensaios mostram
desvios-padrão do
TVE de cerca de 0,005
para V1 e I1
• A exatidão do
conjunto de medidas
das UMFs é superior a
das medidas
convencionais
Estimadores Mínimo Quadrado Ponderado
• Medidas com desvios-padrão muito diferentes
podem causar mau condicionamento da
matriz de ponderação (R)
• A inclusão de medidas de corrente impede a
utilização do modelo desacoplado
– Algumas UMFs fornecem medidas de potência
ativa e reativa
x̂hz.R.x̂hz)x̂(J 1T
Erros dos TCs e TPs
• Da mesma forma que os medidores
convencionais, as UMFs também estarão
sujeitas aos erros dos TCs e TPs
– Possibilidade de aferição e utilização de fatores de
correção
• Medição de corrente utilizando TCs para
serviço de proteção
– Se a relação de transformação for muito elevada, a
corrente secundária para o carregamento normal
pode ser muito baixa e os erros muito elevados
Observabilidade
• Torna observável a
barra onde está
instalada (apenas com
a medida do fasor de
tensão)
• Se os fasores de
corrente forem
incluídos, torna
observável,
indiretamente, as barras
da primeira vizinhança
UMF
(V,d)
UMF
(V,d)(V’,d’) (V”,d”)(I’,a’) (I”,a”)
r’ + jx’ r”+ jx”
Arquitetura dos SMF
• Sistema próprio para
aquisição das
medidas
sincronizadas
• Especificado para
atender aos
requisitos de
flexibilidade,
expansibilidade ,
latência máxima e
segurança
• Aplicações com
requisitos diversos
CONCENTRADOR DE DADOS
PRINCIPAL
CONCENTRADOR DE DADOS
ALTERNADO
SUBESTAÇÃO
1
SUBESTAÇÃO
Y
WAN
...
CENTRO DE CONTROLE
INTERMEDIÁRIO
SUBESTAÇÃO
1
SUBESTAÇÃO
X
WAM
...
EMPRESA A EMPRESA Z
...
Possível integração entre SMF e SCADA
• Protocolo IEEE
C37.118 para
aplicativos que
demandem maior
resolução
• Protocolo SCADA
(ICCP?) para
supervisão lenta
Conclusões
• A quantidade de medidas sincronizadas nos sistemas elétricos aumentará significativamente (para atendimento a funcionalidades específicas ou como funcionalidade adicional nos IEDs)
• Os sistemas SCADA-EMS convencionais não foram projetados para utilizar medidas sincronizadas, nem taxas de transmissão de dados elevadas
• As medidas sincronizadas possuem características diversas das medidas convencionais (melhor precisão e taxas de amostragem mais elevadas)
• O estado do sistema é observado diretamente nas barras onde existam UMFs instaladas, com repercussão na análise de observabilidade da rede sob supervisão
• Além de medirem diretamente o estado (magnitude e ângulo de fase das tensões nodais), podem ser consideradas como dados adicionais que sempre beneficiarão o processo de estimação de estado