Impacto de Carregamento de TCs y TPs na Estimacao de Estado

1. THE 9th
LATIN-AMERICAN CONGRESS ON ELECTRICITY GENERATION AND TRANSMISSION - CLAGTEE 2011 1
Antonio A. Martinez G. Elizete Maria Lourenço
Topic of Discussion: Technological Developments in Transmission and Distribution
RESUMO
Neste artigo aborda-se a influência exercida pelos canais de instrumentação (CIs) na exatidão de
medições oriundas de Sistemas Elétricos de Potência (SEP), analisando seus impactos na robustez e eficácia
dos Estimadores de Estados (EE). São abordados estudos relacionados aos aspectos de exatidão dos CIs,
modelagem de seus elementos e o problema do erro na medição de corrente em condições de baixo
carregamento em linhas de transmissão (LTs).
O objetivo dos CIs é adequar as elevadas tensões e correntes a níveis mensuráveis, padronizadas
conforme normas especificas, para alimentação de bobinas de potencial de instrumentos elétricos de medição,
controle e proteção [1]. Entretanto, tal processo esta sujeito a erros de medição de módulo e ângulo. Estes
erros são definidos a partir de sua classe de exatidão, as quais estão relacionadas à qualidade das medidas e
à faixa de operação dos instrumentos. Os elementos mais importantes para caracterização dos erros de
medição em um CI são os transformadores de instrumentos (TIs) formados por transformadores de corrente
(TCs) e transformadores de Potencial (TPs). É importante destacar que os TIs instalados em subestações
sofrem variações de carga em seus secundários de acordo com o nível de carregamento do sistema em que
estão instalados. Sendo assim, as cargas influenciam diretamente na faixa de operação dos TIs (afetando
principalmente os TCs), sendo de interesse o estudo do impacto do nível de carregamento do secundário nos
erros de medição. Sendo a corrente de magnetização a principal responsável pela existência do erro na
medida de corrente, e caracterizando-se por uma função altamente não linear do fluxo em relação à corrente
primária, pode-se concluir que para valores menores da corrente primária nominal, a corrente de excitação terá
maior influência nos erros de módulo e de fase das grandezas medidas [2]. Esses e os demais fatores
implícitos ao funcionamento de TIs são levados em consideração na modelagem proposta para os erros de
medição.
A metodologia empregada para realização do estudo proposto foi agrupada em quatro etapas:
 Uso do Gerador de Medidas (GM): conhecido o conjunto de grandezas que definem o sistema, o
seguinte passo consiste em processar conjuntos de medidas provenientes dos instrumentos
instalados nas subestações. O tipo, localização e quantidade de medidores presentes são definidos
no plano de medição [3].
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A. A. Martinez G. e E. M. Lourenço estão no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Paraná,
UFPR. CP. 19011, Centro Politécnico, 81531-970 - Curitiba, PR, Brasil. Fone/Fax + 55 (41) 3361-3688/3361-3228.
(e-mails: anto-nio_martinez@hotmail.com - Elizete@eletrica.ufpr.br).
Impacto do Carregamento do Sistema nos Erros de TCs e TPs
para Estudos de Estimação de Estado

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 Desenvolvimento do Simulador de Erros de TIs: a partir do conjunto de medidas fornecido pelo GM
serão introduzidos os erros advindos dos TIs. Para o caso de TPs os erros de módulo e ângulo serão
constantes e independentes da condição de carga do sistema. Já para o caso de TCs, os erros serão
dependentes da condição de carga apresentando diferentes classes de exatidão e conseqüentemente
diferentes valores de erros nas medições
 Uso do Estimador de Estado: uma vez obtido o conjunto de medidas com os erros associados, as
mesmas serão consideradas como dados de entrada no processo de estimação de estado. A
ferramenta utilizada para tal fim será o Power Education Toolbox (PET), sendo este um software de
distribuição gratuita [4].
A metodologia proposta para modelagem dos erros de medição, levando em consideração diferentes
níveis de carregamento dos TIs, foi implementada em um programa computacional desenvolvido em MATLAB.
O sistema teste de 14 barras do IEEE foi utilizado para avaliar a eficácia da abordagem proposta. Os
resultados obtidos demonstram a significativa influência do nível de carregamento das LTs e das
peculiaridades dos CIs nos erros dos módulos e ângulos das grandezas medidas e, consequentemente, na
qualidade dos valores estimados. Este estudo fornece subsídios importantes para o desenvolvimento de novas
ferramentas que sejam capazes de detectar e compensar erros no processo de estimação de estados.
REFERÊNCIAS
[1] Solom de Madeiro Filho. “Medição de Energia Elétrica”. 3 ed. Rio de Janeiro. Ed. Guanabara Dois,
1983.
[2] Ricardo Lira. “Influência dos Canais de Instrumentação na Exatidão da Medição Fasorial Sincronizada”.
Dissertação de Mestrado. UFSC. Florianópolis 2010.
[3] Antonio A. Martinez, Elizete M. Lourenço. “Fluxo de Carga no Nível de Subestação Considerando a
Modelagem Detalhada e Não Linear da Rede Elétrica”. Relatório apresentado no Edital do Evinci.
Outubro 2010. Universidade Federal do Paraná.
[4] A. Abur, F. Magnago e P. Krizan. “Power Education Toolbox”. Versão 3.0. Texas A&M University. 2000.
Site de download http://www.ece.neu.edu/~abur/pet.html