MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE COMPENSADORES UTILIZANDO O SOFTWARE PS SIMULO software PS Simul, criado com a finalidade principal de permitir ao usuário modelar os mais variados e complexos componentes dos sistemas de potência/controle e simular transitórios eletromagnéticos e eletromecânicos, possui uma interface bastante intuitiva e amigável, utilizando uma série de recursos que facilitam a entrada de dados em geral, assim como a obtenção e avaliação de resultados.
Além disso, o PS Simul disponibiliza uma biblioteca com mais de 400 elementos a seus usuários. Dentre os modelos que possibilitam estudos relacionados à compensação de SEP’s, podemos destacar: compensadores série capacitivos (incluindo MOV’s e chaves bypass), compensadores série controlados por tiristores (TCSC), reatores shunt controlados por tiristores (TCR), capacitores shunt controlados por tiristores (TSC), compensador estático shunt (SVC), entre outros.
A seguir, serão mostrados alguns dos estudos possibilitados pelo software PS Simul utilizando compensadores. Estes estudos estão disponíveis na versão FREE do software podendo ser acessados utilizando a aba “Suporte -> Exemplos -> G12 – Compensação de SEP’s”. Dessa forma você poderá abrir os exemplos, verificar parâmetros utilizados nas simulações e visualizar as formas de onda disponibilizadas. Para realizar o download da versão FREE e acessar tais exemplos, utilize o link abaixo:
http://www.conprove.com.br/pub/i_ps_simul.html COMPENSADOR ESTÁTICO SHUNT COMO REGULADOR DE TENSÃOEste exemplo demonstra a utilização de um compensador estático de reativo (+280 MVAr/ -100 MVAr) como regulador de tensão em um sistema de potência (6000 MVA / 735 kV). O sistema de potência modelado segue mostrado na figura abaixo.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 1 – Sistema de potência modelado no PS Simul.
FIG. 1 - SEP.png [ 8.75 KiB | Visualizado 30812 vezes ]
O compensador neste caso, consiste de um transformador de acoplamento de 400 MVA, um banco de reatores controlado por tiristores (100 MVAr) e quatro estágios de bancos capacitivos controlados por tiristores (280 MVAr dividido em quatro estágios iguais).
O controle interno realiza o monitoramento da tensão do primário do transformador de acoplamento para gerar o ângulo de ativação ideal aos tiristores do banco de reatores, além do sinal de habilitação para os bancos capacitivos. Abaixo seguem ilustrados alguns detalhes do compensador utilizado.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 2 – Detalhes do compensador utilizado na simulação.
FIG. 2 - SVC_DET.png [ 61.85 KiB | Visualizado 30812 vezes ]
Para demonstrar a atuação do compensador na regulação de tensão do sistema, foram simuladas ocorrências de sub e sobretensões na fonte principal do sistema equivalente.
No instante de 0,1 segundo, o sistema é submetido a uma sobretensão elevando as tensões primárias a 1,03 pu. Com isso, observamos a atuação do controle alterando o ângulo de ativação para geração de pulsos do TCR de maneira a manter a tensão próxima de 1,01 pu. Já no instante de 0,6 segundos, o sistema sofre uma subtensão para 0,95 pu, o que leva o controlador a ativar 3 estágios capacitivos de forma a manter a tensão próxima aos níveis de referência. Por fim, no instante de 1,1 segundos, o nível de tensão do sistema retorna ao inicial, conforme mostra a figura abaixo.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 3 – Tensão medida no ponto de conexão do compensador (vermelho) comparada com tensão de referência (azul).
FIG. 3 - RES_SVC.png [ 11.12 KiB | Visualizado 30812 vezes ]
É importante salientar que o sistema do compensador, neste exemplo representado por apenas um bloco, poderia ser substituído pelo sistema mostrado na figura 2 (sem interferência nos resultados). Além disso, através dos resultados obtidos, foi possível constatar que o compensador operou satisfatoriamente como regulador de tensão do sistema.
COMPENSADOR SÉRIE CONTROLADO POR TIRISTORESNeste exemplo, utilizamos um TCSC para realizar a compensação em uma linha de transmissão longa de 500kV (representada neste caso por um circuito RL), a fim de aumentar os níveis de transferência de potência. O sistema modelado segue ilustrado na figura abaixo.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 4 – Sistema de potência modelado no PS Simul.
FIG. 4 - TCSC.png [ 9.55 KiB | Visualizado 30812 vezes ]
Sem o TCSC a transferência de potência é de cerca de 110MW, como visto durante os primeiros 0,5s da simulação, quando o TCSC é desviado por sua chave bypass. O TCSC consiste em um capacitor fixo e um Reator Controlado por Tiristor (TCR) paralelo por fase. A compensação nominal é de 75%, usando apenas os capacitores (ângulo de disparo de 90 °).
Como se pode constatar no controle utilizado, o TCSC pode operar em modo capacitivo ou indutivo, embora o modo indutivo seja raramente utilizado na prática. Levando-se em conta que a ressonância para este TCSC está em torno do ângulo de ativação de 58°, não se sugere a operação entre os ângulos de 48° - 68°. O modo capacitivo é conseguido com ângulos de disparo de 69-90°. A impedância é mais baixa em 90°, e, portanto, a transferência de potência aumenta à medida que o ângulo de disparo é reduzido. No modo capacitivo a faixa de valores de impedância é de aproximadamente 120-136 Ohm. Esta faixa corresponde a uma faixa de transferência de energia de aproximadamente 490-830MW (compensação de 100% -110%). Comparando com a transferência de potência de 110 MW com uma linha não compensada, o TCSC permite uma melhoria significativa no nível de transferência de potência.
Para alterar o modo de funcionamento (modo indutivo / modo capacitivo/ alpha manual), utilize a combobox dentro do bloco de controle do TCSC. O modo indutivo corresponde aos ângulos de disparo 0-47°, e a menor impedância é conseguida com 0°. No modo de operação indutiva, a faixa de impedâncias é 19-60 Ohm, que corresponde a 100-85 MW de nível de transferência de potência. O modo indutivo reduz a transferência de energia sobre a linha.
Visando testar a eficácia deste compensador no aumento da potência transferida, o mesmo foi parametrizado no modo de operação capacitivo e, foram simuladas as seguintes situações durante a simulação:
1. Até o instante de 0,5 segundo, a chave bypass está fechada. Com isso espera-se uma transferência de potência trifásica na faixa de 110 MW;
2. Do instante de 0,5 segundo até 2,5 segundos a chave bypass está aberta e a impedância de referência do controle é de 120 Ω. Com tal impedância, espera-se a transferência de potência na faixa de 490 MW;
3. Do instante de 2,5 segundos até o fim da simulação, a impedância de referência foi alterada para o valor de 135 Ω. Com tal impedância, espera-se uma transferência de potência em torno de 800 MW.
A potência trifásica transferida nas condições supracitadas está ilustrada no gráfico da figura 5, mostrada abaixo.
Anexo:
Comentário sobre o Arquivo: Fig. 5 – Potência trifásica transferida nas condições simuladas.
FIG. 5 - RES_TCSC.png [ 13.48 KiB | Visualizado 30812 vezes ]
Através dos resultados obtidos, foi possível constatar que o compensador operou satisfatoriamente no aprimoramento da potência transferida pelo sistema, atingindo limiares esperados quando solicitado nas simulações.
OUTROS EXEMPLOS E POSSIBILIDADESAlém dos exemplos mencionados nessa publicação, o software disponibiliza outros que podem ser acessados pela aba Suporte -> Exemplos. Por isso, recomendamos que você realize o download da versão FREE para conhecer tanto os componentes disponibilizados quanto os exemplos prontos. Nossa equipe de suporte técnico ficará à disposição para sanar quaisquer dúvidas relacionadas ao software PS Simul.
Dê sua sugestão, caso haja algum estudo de seu interesse que não consta entre os ressaltados aqui.
Entrar
Registrar
FAQ
Busca
