1 GE Title or job number 12/12/2014 - eps.ee.kth.se · PERMANENTE –BREVE HISTÓRICO. ESTABILIDADE...
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“ESTABILIDADE DE TENSÃO EM
REGIME PERMANENTE, OSCILAÇÃO
ELETROMECÂNICA, ESTIMAÇÃO DE
PARÂMETROS DE LINHA COM USO DE
PMU´S, EM TEMPO REAL, E
PERSPECTIVAS DA IEC/TR 61850-90-5”
Eng. Rafael Fernandes*GE-Energy ConsultingAutor:
3GE Title or job number
12/12/2014
MOTIVAÇÃO
Uso e Aplicação de PMU’s (“Phasor Measurement Unit”)
Tratamento de dados em tempo real (“buffer de amostras”)
Utilização de ambiente de simulação similar ao tempo real
Algoritmo de cálculo de parâmetros de linha em tempo real
Utilização de simuladores de PMU e PDC (“Phasor Data Concentrator)do tipo “open source”
4GE Title or job number
12/12/2014
MOTIVAÇÃO
Predição de possíveis contingências através de análise em tempo real,
num ambiente de simulação, como:
Estabilidade de Tensão em Regime Permanente (Curva PV),
Estabilidade Angular, frente a um fenômeno de oscilação
eletromecânica de baixa frequência (Curva: Δdelta x tempo),
Estimação de Parâmetros de Linha de Transmissão em Tempo
Real,
Aplicações da norma IECTR 61850-90-5, no ambiente de aplicação
dos IED´s de proteção/controle com PMU´s.
Aprimoramento constante de instrumentos de monitoramento e controle em
tempo real, tratamento de banco de dados em tempo real,
Desenvolvimento de tecnologias inovadoras (Synchronized Phasor
Measurement Systems – SPMS),
Manipulação dos dados dos sincrofasores, nos COS, reflete nas análises:
Planejamento da Operação, Operação em Tempo Real e na Pós-
Operação,
ONS vem trabalhando em projetos de medição fasorial sincronizada, e em
tempo real, cujo o objetivo é a implantação de uma infraestrutura robusta,
com disponibilidade adequada e segura. (Exemplo: Organon/ONS, no
horizonte de planejamento/operação: análise de contingências,
estabilidade eletromecânica a pequenas/grandes perturbações, Fluxo de
Potência (Continuado) como análise corretiva/preditiva da curva PV), e
outros.
CENÁRIO ATUAL DE APLICAÇÃO
Taxa de exteriorização dos fasores de acordo com a IEEE Std
C37.118-2011. (Permite até 120 frames/seg, página 11).
TAXA DE EXTERIORIZAÇÃO - PMU
Fonte ONS
É essencial o estabelecimento de padrões de desempenho e de
procedimentos de verificação de conformidades (Submódulo 2.7 do ONS,
Requisitos de Telesupervisão, como: Agrupamento de Pontos, Prioridade,
etc) e evitar que cada Agente do setor elétrico aplique o seu próprio
padrão,
É necessário um maior entendimento e aplicação das normas sobre
padronização de banco de dados, como a IEC 61970
(Transmissão/Distribuição) e a IEC 61968 (Distribuição). Isto tende a
facilitar a “escalabilidade” dos bancos de dados entre projetos, com o uso
de PMU´s. Ainda não há no Brasil esta tendência de normatização
visando a aplicação com PMUs.
PADRONIZAÇÃO - BANCO DE DADOS
Entre 1920 a 1950: falta de sincronismo entre as máquinas geradoras;
Entre 1950 e 1980: oscilação transitória de baixa frequência;
Entre 1980 e 2000: Dinâmica das cargas, aonde a instabilidade das cargas
resultava em instabilidade de tensão;
2000 em diante: Limite Térmico das LT´s;
A tendência atual é o monitoramento em tempo real, com o uso das
PMU´s e com melhores resultados na representação de cargas (modelo ZIP)
,controle coordenado (sistêmico) a curto prazo no planejamento da
operação, e o controle coordenado em áreas críticas, também em tempo
real.
ESTABILIDADE DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE – BREVE HISTÓRICO
“Definitions and Classification of Power System Stability”, IEEE Trans.
Power Systems and CIGRE Technical brochure 231, 2003
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
Grandes Perturbações: Grandes excursões em torno do ponto de
equilíbrio, Representação não-linear do sistema e Métodos de
integração não-linear. Ex.: Análise pelo Anatem,
Pequenas Perturbações: Pequenas excursões em torno do ponto de
equilíbrio, Representação linear do sistema e Métodos lineares (Ex.:
Autovalores e Autovetores). É possível linearizar um sistema se a
resposta do sistema linearizado tiver a mesma resposta de um sistema
não-linear, para uma pequena perturbação Ex.: Análise pelo Pacdyn,
Oscilação Eletromecânica de Baixa Frequência: Análise da matriz de
Estados ‘A’ (linearizada), Autovalor, Autovetor e os fatores de
participação,
Estabilidade de Tensão: Análise de sensibilidade da matriz Jacobiana
‘J’.
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
Modelo Não-Linear : Modelo Clássico de Gerador contra
Barramento Infinito
Modelo Linearizado
“Excitatriz + AVR + PSS”Kundur, P., Power System Stability and Control, McGraw Hill, 1994
Modelo Clássico de
Gerador contra
Barramento Infinito
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
15GE Title or job number
12/12/2014
DIAGRAMA DE BLOCOS
Os softwares utilizados: PMUSimulator, Conection Tester e openPDC são disponibilizadose administrados pela “Grid Protection Alliance”,
PMU Connection Tester verifica se a captura foi realizada com sucesso validando o frame,
Após a validação acontece a simulação em tempo real (leitura do buffer de amostras seminterrupção).
A partir da versão
V4.3.10, é possível
“capturar” dados da
IEC61850 90-5
16GE Title or job number
12/12/2014
DIAGRAMA DE BLOCOS
O software openPDC possui uma interface para facilitar a inserção de cálculos e lógicascomputacionais,
Uma biblioteca “ActionAdapter.dll” gerada pelo software C#, possibilita essafuncionalidade, tornando o openPDC um software flexível e interoperável.
A partir da versão
V4.3.10, é possível
“capturar” dados da
IEC61850 90-5
Intervalo de tempo entre cada amostra: Deve estar adequado à
taxa de "frame rate" ajustada no PMU Connection Tester. A
amostragem escolhida foi uma amostra a cada 33 mseg, para a
simulação, e 30 frames/segundo no PMU Simulator,
Com o PMU Connection Tester é possível verificar se a captura foi
realizada com sucesso. Em caso positivo é necessário exportar o
arquivo para o openPDC ou utilizar o banco de dados no iPDC,
O software openPDC possui uma interface para facilitar a inserção
de cálculos e lógicas computacionais que podem ser executadas dentro
do concentrador de dados. A biblioteca “ActionAdapter.dll” possibilita
essa funcionalidade, tornando o openPDC, um software flexível e
interoperável. Neste ambiente, utilizando a biblioteca “ActionAdapter.dll”
foi possível realizar os cálculos de potência Ativa, para a Curva PV, e
também de diferença angular, para verificar a instabilidade angular.
AMBIENTE DE SIMULAÇÃO
As medidas fasoriais obtidas das PMUs, são armazenadas em
base de dados e disponibilizadas dinamicamente através das
interfaces de programações API (Application Programming Interface).
Desta forma, é possível acessar as informações das PMUs de forma
próxima à situação em tempo real “Buffer”,
Os aplicativos externos foram desenvolvidos utilizando-se os dados
dinâmicos disponibilizados pela API e os dados armazenados em base
de dados históricos.
AMBIENTE DE SIMULAÇÃO
Sistemas de tempo real: São aqueles que conseguem responder
aos estímulos externos em um prazo determinado, sem o acúmulo de
buffer de dados durante o processamento. Não depende somente da
integridade dos resultados obtidos, mas sim dos valores de tempo em
que são produzidos,
Utilizam-se sistemas operacionais capazes de priorizar aplicativos
em tempo real e garantir a demanda de tempo conhecida,
No módulo de tratamento de dados em tempo real, foram
desenvolvidos aplicativos em linguagem C#, plataforma Windows, que
conseguiram responder satisfatoriamente a demanda de tempo
necessária,
Estes aplicativos utilizam as APIs disponíveis no concentrador de
dados para acessar as informações e os recursos disponíveis pela
própria linguagem, para plotar os gráficos.
ANÁLISE DE DADOS EM TEMPO REAL
Permite realizar buscas de dados históricos nos PDC´s e gerar
gráficos das grandezas fasoriais, com o objetivo de analisar o
comportamento do sistema em análise em um determinado período de
tempo. Tem-se inúmeras vantagens nisso, pois é possível verificar, em
relação a um buffer pré-determinado, o comportamento de um evento
e/ou fenômeno no domínio do tempo,
Realizou-se consultas na base de dados históricos acessando as
tabelas utilizadas pelo concentrador de dados. Ambos os PDC´s: iPDC
(plataforma Ubuntu) e openPDC (plataforma Windows) foram
configurados com a base de dados MySQL,
As informações extraídas da base de dados podem ser exibidas de
forma tabular ou gráfica.
ANÁLISE DE DADOS HISTÓRICOS
GRÁFICO PV
0,0000
10,0000
20,0000
30,0000
40,0000
50,0000
60,0000
70,0000
80,0000
90,0000
100,0000
110,0000
0,0000 20,0000 40,0000 60,0000 80,0000 100,0000 120,0000
P
V
[MW]
[V]
Fasores de tensão e corrente de sequência positiva, além da
frequência;
A simulação total compreendeu 80 seg;
O tempo entre resultados foi de 33mseg, para simular uma taxa de
exteriorização de 30 frames por segundo de uma PMU. (1 frame a
cada 33mseg ou 30 frames/seg)
SIMULAÇÃO ESTABILIDADE DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE
Para os testes com iPDC, software´s foram instalados no sistema Ubuntu,
versão 12.04
Configuração PMUSimConfiguração PMUSim Configuração do iPDC
Início da comunicação Frames criados Dados no banco de dados SQL, no formato CSV
SIMULAÇÃO ESTABILIDADE DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE
Curva PV gerada pelo openPDC após a captura dos frames dos dados
simulados
SIMULAÇÃO ESTABILIDADE DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE
Foi desenvolvido um componente de software em linguagem C#,
plataforma Windows, para calcular a potência ativa. Este componente
foi adicionado ao concentrador de dados openPDC, utilizando a
interface disponível “ActionAdapter.dll”,
Para plotar o gráfico, o aplicativo externo acessa as informações do
openPDC com os valores já calculados e utiliza as bibliotecas e
controles de gráficos padrões da linguagem C# (Windows Form
Application), para traçar os gráficos,
A curva PV também pode ser obtida utilizando-se os valores
disponíveis pelo concentrador openPDC, sem a adição do componente
de software mencionado.
SIMULAÇÃO ESTABILIDADE DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE
A conexão entre o openPDC e a aplicação C# foi realizada através de
duas máquinas, em redes distintas, através de conexão VPN (“Virtual
Private Network”), com o uso do software Team Viewer, versão 8,
O openPDC publica as medições, obtidas da gravação do
“PMUCapture Tester”. O objetivo foi possibilitar o acesso remoto,
mas também o traçado da curva em tempo real.
SIMULAÇÃO ESTABILIDADE DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE
O openPDC publica as medições, obtidas da gravação do PMUCaptureTester,
na porta ‘6165’, pré-definida;
Os endereços de IP, para esta simulação foram: 192.168.1.8 (máquina
utilizando o openPDC) e 192.168.1.6 (máquina utilizando o aplicativo em C#).
Endereço de IP da Máquina- ServidorDados a serem publicados pelo openPDC
SIMULAÇÃO ESTABILIDADE DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE
Curva PV obtida da execução do aplicativo, em C#, que foi integrado
ao openPDC (recurso Windowns Form Application).
Pontos Visíveis
Dados recebido pelo “client” em tempo real
SIMULAÇÃO ESTABILIDADE DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE
Utilizou-se o ANATEM – Análise de Transitórios Eletromecânicos do
CEPEL,
Ele permite realizar simulações referentes as oscilações
eletromecânicas, subsíncronas, estabilidade entre áreas, avaliação do
limite de transferência de potência entre áreas, impactos de
energizações, fechamento de anéis, religamento automático, entre
outras,
Foi realizado um caso de religamento automático com sucesso, após
o curto-circuito no meio de uma linha de transmissão de 138kV.
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
Sequência de simulação:
1) Curto-circuito no meio da linha;
2) Após 200mseg atuação da proteção com abertura dos disjuntores
das extremidades
3) Extinção do curto-circuito 50 mseg após atuação da proteção;
4) Religamento do terminal líder após tempo morto (500mseg);
5) Fechamento do terminal seguidor 150mseg após terminal líder,
concluindo o religamento com sucesso;
6) Esta ocorrência provoca uma oscilação de frequência amortecida,
estabilizando-se após, aproximadamente, sete segundos.
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
59,777
59,895
60,014
60,133
60,251
0, 4,2 8,4 12,6 16,8 21,
FREQ 634 BARIRI-A-138
O arquivo de saída do ANATEM foi configurado para fornecer
fasores das tensões e frequência nas duas barras terminais,
O passo de integração adotado foi de 3 mseg, com plotagem de
um resultado a cada 11 mseg, o que fornece saída compatível
com uma saída de 30 quadros (“frames”) por segundo de uma
PMU, isto é 33mseg entre quadros,
O tempo total de simulação foi de 21 seg.
Tempo [s]
Freq [Hz]
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
Foi desenvolvido um componente de software em C# para
calcular a diferença angular. Este componente foi adicionado ao
concentrador de dados openPDC, utilizando a interface disponível
“ActionAdapter.dll”.
Curva Diferença de Frequência gerada pelo openPDC após a captura dos frames dos dados simulados
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
Dados a serem publicados pelo openPDC
Endereçamento dos dados publicados na porta '6165' pelo openPDC,
Foram obtidos dados simulados e após isto foram capturados os frames
de PMU, relativos a duas PMU's distintas, por exemplo: vindo de duas
barras distintas. Os resultados foram satisfatórios e se mostraram
próximos da realidade.
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
Para o traçado do gráfico, o aplicativo externo acessa as
informações do openPDC, com os valores já calculados e utiliza as
bibliotecas e controles gráficos padrões da linguagem C#, para traçar os
gráficos.
Dados recebido pelo “client” em tempo real
Pontos
Visíveis
OSCILAÇÃO ELETROMECÂNICA
34GE Title or job number
12/12/2014
ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS DE LINHA
Leitura e tratamento de dados de PMU’s em tempo real
Cálculo de parâmetros de linha em tempo real
Análise dos resultados
Comparação dos resultados simulados
Concessionárias determinam os parâmetros de suas linhas através
de programas, como por exemplo, ATP “Line Constants”.
Dados necessários: geometria das torres, resistividade do solo,
comprimento das linhas, altura média dos condutores em relação
ao solo, dados de catálogos dos condutores, temperatura de
operação dos mesmos, etc.
Parte destas informações é conhecida de forma aproximada.
Parâmetros são utilizados em estudos/simulações de pré-
operação e planejamento, com programas especificados pelo
ONS: Anarede, Anatem, Anafas e o próprio ATP – para os estudos
de transitórios eletromagnéticos.
CENÁRIO ATUAL DE APLICAÇÃO
controle de carregamento: adota-se como limite o valor calculado
da temperatura dos condutores e da flecha (ambos podem ser
obtidos a partir dos parâmetros da linha calculados em tempo real),
A linha pode ser submetida a um carregamento que supere o limite
usual de corrente, sem riscos para a operação/estabilidade, com
ganho em escala.
localização de faltas.
ajuste adaptativo de relés de distância
APLICAÇÕES DERIVADAS DO CALCULO DE PARÂMETROS ONLINE
37GE Title or job number
12/12/2014
TAXA DE EXTERIORIZAÇÃO
Taxa de exteriorização (“report rates”) mais utilizadas em 60Hz, de acordo com a norma IEEE C37.118: 10, 20, 30 e 60 sincrofasores por seg.
Para este trabalho escolheu-se uma amostra a cada 100ms, para a simulação, o que corresponde a uma taxa de exteriorização de 10 fasores/segundo. Aplicações típicas:
38GE Title or job number
12/12/2014
DIAGRAMA DE BLOCOS
Os softwares utilizados: PMUSimulator, Conection Tester e openPDCsão disponibilizados e administrados pela “Grid Protection Alliance”,
PMU Connection Tester verifica se a captura foi realizada com sucessovalidando o frame,
Após a validação acontece a simulação em tempo real (leitura do buffer de amostras sem interrupção).
A partir da versão
V4.3.10, é possível
“capturar” dados da
IEC61850 90-5
39GE Title or job number
12/12/2014
DIAGRAMA DE BLOCOS
O software openPDC possui uma interface para facilitar a inserção de cálculos e lógicas computacionais,
Uma biblioteca “ActionAdapter.dll” gerada pelo software C#, possibilita essafuncionalidade, tornando o openPDC um software flexível e interoperável,
Neste ambiente, utilizando a biblioteca “ActionAdapter.dll”, foi possívelrealizar os cálculos de parâmetros de linha pelo openPDC.
40GE Title or job number
12/12/2014
CÓDIGO EM LINGUAGEM C# E INTERFACE COM O OPENPDC Trecho do código em C#: bibilioteca dinâmica para gerar listas de instrução para o open
PDC de como ler os dados de tensão e corrente do frame capturado.
41GE Title or job number
12/12/2014
CÓDIGO EM LINGUAGEM C# E INTERFACE COM O OPENPDC• Trecho do código em C#: bibilioteca dinâmica para gerar listas de instruções para o open
PDC de como calcular a matriz de admitância pelo método dos mínimos quadrados pelo openPDC.
Cálculo da Matriz de
Admitância
42GE Title or job number
12/12/2014
ALGORITMO - CÁLCULO DE PARÂMETROS DE LINHA
Modelo Pi-Equivalente:
Pode-se escrever, como: e
Na forma matricial: tem-se: I = Y.U, onde: I = , U = e Y =
cuja solução é: Y = inv(U). I (1) (para um único conjunto de dados referente a um instante específico do tempo).
Para estimar os parâmetros utilizando-se uma janela de amostragem com medições de “m” conjuntos de dados, pode-se aplicar o método dos mínimos quadrados, minimizando a matrizde erros ‘Em’ (dimensão 2mx2), definida por:
As matrizes Im e Um tem dimensão (2mx2) e Ym = Y tem dimensão (2x1).
43GE Title or job number
12/12/2014
ALGORITMO - CÁLCULO DE PARÂMETROS DE LINHA
Da equação: (1) após algumas adaptações pode-se estimar osparâmetros:
(2)
Equação (2) permite a obtenção do melhor valor estimado para um conjunto de dados, fornecendo resultados mais estáveis, principalmente quando ocorrem eventuais oscilações ouerros de medição, caso contrário a equação (1) pode ser usada, fornecendo os resultados com menor esforço computacional. Para uma linha de comprimento “L” :
Se a linha for curta: z = Zπ / L (Ω/Km); y = Yπ / L (mho/Km) (3)
Se a linha for longa, é necessária a aplicação da correção hiperbólica:
z = Zc . 𝜸 (Ω/Km); y = 𝜸 / L (mho/Km) , aonde:
(4) ; (5)
44GE Title or job number
12/12/2014
PASSOS DA IMPLEMENTAÇÃO COMPUTACIONAL1) Obtenção das medições fasoriais de tensão e corrente nas duas extremidades de uma linhade transmissão
2) Cálculo das respectivas componentes de sequência positiva
3) Obtenção dos parâmetros do modelo “Pi” aplicando-se:
I) Equações (1) ou (2);
II) Parâmetros distribuídos para linhas curtas com a equação (3);
III) Parâmetros distribuídos para linhas longas com correção hiperbólica através das equações (4) e (5).
45GE Title or job number
12/12/2014
DADOS DAS SIMULAÇÕES
Obtidas leituras de tensão e corrente fasoriais reais da linha de transmissão de 440kV da ISA-Cteep, com 235km de extensão, a partir de PMU’s reais instalados nas subestações de Bauru e Cabreúva.
Medições referem-se à operação do circuito-1 desta linha, no dia 16/07/2014, no intervalode tempo entre 15:00 e 15:05 (hora local ou 18:00 a 18:05 UTC), a uma taxa de exteriorização de 10 fasores/segundo, totalizando 3000 amostras.
Leituras das três fases, obtidos os valores de sequência positiva antes de submetê-los aos programas. Programa tem o objetivo de obter os parâmetros de linha de sequênciapositiva.
Duas versões de programa, uma em Matlab, para testes e análises preliminares, e em C#, para ser executada em ambiente computacional, através dos aplicativos OpenPDC e PMU Conection Tester, em tempo real.
46GE Title or job number
12/12/2014
RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES – MATLAB•Dados obtidos do caso de fluxo de potência “ONS* PAR 13-16 * 15/10/12 *JUN-15-MED” foram: r(%) = 0.30, x%) = 3.75 e S(MVA) = 242.76
Abaixo se encontram as 5 primeiras linhas de um total de 3000:
TABELA COM CÁLCULOS DOS PARÂMETROS
R(%) X(%) S(MVA) L(km) r(ohm/km) x(ohm/km) b(mho/km)1.439602 3.807119 241.868006 235.00 0.122342 0.317814 0.0000051.438613 3.807239 241.966846 235.00 0.122254 0.317831 0.0000051.438060 3.807596 242.107374 235.00 0.122210 0.317865 0.0000051.437177 3.809136 241.925246 235.00 0.122138 0.317989 0.0000051.435917 3.807765 241.934777 235.00 0.122025 0.317878 0.000005
Graficamente:
Média obtida pelo cálculo em Matlab, a partir das medições de PMU’s:
r(%) = 1.43, x(%) = 3.80 e S(MVA) = 242.00
47GE Title or job number
12/12/2014
RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES – AMBIENTE DE TEMPO REAL – PMUPrimeiras 12 amostras de um total de 3000:
Resultados pelo openPDC console, em tempo real:
48GE Title or job number
12/12/2014
GRAFICO GERADO PELO OPENPDCGráfico em tempo real gerado pelo openPDC:
49GE Title or job number
12/12/2014
DISCUSSÃO SOBRE A PRECISÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
1) Incertezas no cálculo com o “Line Constants”
Resistividade do solo (seq. zero): varia ao longo do comprimentoda linha, principalmente em linhas longas, além de variar também emfunção do tipo de solo e umidade, dependendo, portanto, das chuvas.Normalmente, no estado de São Paulo, adotam-se valores entre 600 a1000 Ωm,
Comprimento dos condutores: quando se informa ocomprimento, normalmente se dispõe do comprimento da linha, que é adistância entre as subestações ao longo do traçado da linha,
Ao se usar valores de catálogo de resistência por quilômetro doscondutores, seria necessário informar o comprimento dos condutores,que é maior, devido à catenária,
Somente este fator já pode superar 10%, dependendo doprojeto/traçado da linha.
50GE Title or job number
12/12/2014
DISCUSSÃO SOBRE A PRECISÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
1) Incertezas no cálculo com o “Line Constants”
Temperatura dos condutores: usualmente adota-se 75 graus comotemperatura dos condutores em operação,
Durante a operação real há grandes variações, em função do clima ecarregamento da linha.
51GE Title or job number
12/12/2014
DISCUSSÃO SOBRE A PRECISÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
2) Incertezas no cálculo com medições fasoriais
Precisão de TP’s e TC’s: a classe de exatidão de TP’s e TC’s,
definidas nas normas ABNT NBR6856 (TC’s), NBR 6855 (TPI’s) e NBR
10022 (TPC’s), estabelece limites de exatidão que são compostos pelo
FCR (fator de correção de relação) e erros de ângulo de fase, medidas
devem estar no interior do paralelogramo para que os transformadores
de instrumentos atendam às classes de exatidão especificadas,
Os paralelogramos dos TC’s tem orientação oposta à dos TP’s, pois
desta forma há uma certa compensação, quando se usam estas
medições para cálculo de potência/energia.
52GE Title or job number
12/12/2014
DISCUSSÃO SOBRE A PRECISÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
2) Incertezas no cálculo com medições fasoriais
Quando se usam medições de TP’s e TC’s para cálculo de
parâmetros de linhas, estas grandezas são divididas uma pela outra,
ao invés de serem multiplicadas e, neste caso, a exatidão especificada
por paralelogramos tende a somar os erros e não compensá-los.
O mais importante é o fato destes erros afetarem quase que
somente a parte resistiva da impedância!
53GE Title or job number
12/12/2014
DISCUSSÃO SOBRE A PRECISÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
2) Incertezas no cálculo com medições fasoriais
Precisão de TP’s e TC’s:
Sendo a diferença angular próximo de 90 graus, havendo imprecisão, esta afetará muitomais o resultado do cosseno que do seno, o que pode ser facilmente testado por umexemplo numérico. Supondo que esta diferença angular seja igual a 89 graus, mas que porimprecisão de leituras seja 88 graus:
ΔR(%)=|((cos(89) – cos(88))/ cos(88)) * 100| = 49,9%
ΔX (%)=|((sen(89) – sen(88)) / sen(88)) * 100| = 0,04%
54GE Title or job number
12/12/2014
DISCUSSÃO SOBRE A PRECISÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
2) Incertezas no cálculo com medições fasoriais
Precisão de PMU’s (TVE – total vector error):
Supõe-se que o TVE máximo estabelecido pela norma IEEE Std C37.118, seja o errocomposto do transformador do instrumento (TC ou TP) mais o erro introduzido pelaPMU, gerado por imprecisão no sincronismo e pelo próprio algoritmo de cálculo dosfasores.
As normas de TP’s, TC’s e PMU’s não são elaboradas em conjunto com o propósito degarantir um valor de TVE, os erros podem superar aquele especificado na tabela-3 danorma IEEE Std C37.118.
Estas imprecisões, caso ocorram, terão maior influência no cálculo da parte resistiva daimpedância.
Publicação do relatório técnico da norma IEC/TR 61850 90-5 em
05/2012,
Possibilidade de transmissão de informações de sincrofasores de
acordo com a IEEE C37.118, via mensagens GOOSE,
Como tendência, os relés trocarão informações de PMU´s entre relés e
entre PDC´s, pela rede,
Ganho significativo para o suporte a tomada de decisões em tempo real.
Predição de Estabilidade Dinâmica Rejeição de Carga por Subtensão
Fonte: “IEC61850 90-5 Edition 1.0 2012-05”
PERSPECTIVAS DA IEC/TR 61850-90-5
Proposta para a comunicação entre o IED,
PMU(monitoramento/controle), PMU(proteção) e o PDC, como forma de
tratativa de dados em tempo real – Predição de Cenários e Suporte a
Tomada de decisão em tempo real.
Fonte: “IEC61850 90-5 Edition 1.0 2012-05”
PERSPECTIVAS DA IEC/TR 61850-90-5
Simulação de PMU´s e a possibilidade de se ter gráficos plotados em tempo
real, são formas efetivas de predição de contingências no sistema elétrico de
potência,
Possibilidade de verificação e monitoramento do comportamento do sistema
elétrico de potência, em tempo real, traz ganhos em escala, principalmente em
função de um melhor suporte a tomada de decisão, também em tempo real, pela
equipe de operação das empresas do setor elétrico,
Tratamento de Banco de Dados em tempo real e aplicação das normas
IEC61970 e IEC61968 (Banco de Dados), em conjunto com o atendimento ao
submódulo 2.7 do ONS, com vistas a integração das aplicações em tempo real
de banco de dados de PMU´s,
Em relação aos aplicativos, as possíveis melhorias futuras, são adaptá-los aos
recursos computacionais que viabilizam execução em tempo real, adequando o
sistema operacional e a utilização de bibliotecas de tempo real.
CONCLUSÃO
58GE Title or job number
12/12/2014
CONCLUSÃO O cálculo de parâmetros de linha a partir de medições fasoriais pode ter diversas
aplicações em tempo real e também em estudos off-line, de planejamento ou pós-operação,
Os valores calculados de reatância e susceptância tem precisão satisfatória, quepassam a depender apenas da precisão das medições, eliminando outras incertezaspresentes em cálculos teóricos,
Em relação a parte resistiva da impedância, os erros se mostraram mais significativos.Este fato, entretanto, não impede a implementação de aplicações que dependem apenasda reatância,
Aplicações baseadas nas variações da resistência e não nos valores das resistências emsi serão muito menos sensíveis aos erros destas últimas e podem se mostrar viáveis,
Pode-se citar o cálculo da temperatura dos condutores, flechas das catenárias emonitoramento em tempo real dos limites de carregamento das linhas detransmissão,
As normas dos transformadores de instrumentos não são elaboradas em conjunto,de modo que a se obter um único valor de TVE (“Total Vector Error”).
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!
CONTATO:
Eng. Rafael de Oliveira Fernandes
General Electric.
GE Energy Consulting
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